物料供应是施工现场连续生产的后勤保证，停供待料既延误了施工工期，也增加了项目成本，轮番的价格追涨使工程项目成本更加难以控制。当前，作为混凝土细骨料使用的天然砂，在各工程项目物料采购供应中，出现了供应量不足、价格居高等一系列问题，已对施工项目有序生产构成了巨大的威胁。
一、混凝土细骨料采购供应现状及原因
1.采购供应问题现状
天然河沙供不应求，供需失衡，呈现卖方市场局面，工程项目面临停工待料，采购价格无法控制，远远高于投标预算价，造成项目成本失控。
2.产生问题原因
（1）市场资源逐步萎缩。国家近年来的经济快速发展，铁路、高速公路、房地产、城市轨道交通、市政工程等基础设施开发建设，对天然砂需求量较大，大量的天然砂资源被过度开采，资源在极速减少，多地天然砂资源已相继枯竭。
（2）环境保护政策加强。随着环保治理、河道管理及水土保持等政策持续强化，多地对天然砂资源采取了严格控制措施，主要开采区潘阳湖、骆马湖禁采，赣江及洞庭湖限制开采，闽江即将限制开采等。
二、实践案例分析
在采购供应困难及成本居高不下的双重压力下，寻找新的可替代资源已迫在眉睫。近年来，机制砂作为一种新的建筑材料，已在部分工程项目中投入使用，成贵和郑万铁路项目也已在陆续引用。通过已启用的工程项目使用情况分析，其实用性、经济性得到了有效验证。
1.供应情况分析。机制砂母材为岩石、河卵石、矿山尾矿等，通过机械破碎、筛分制成粒径小于4.75mm颗粒。因取材方便，易于专业化、批量化生产，能做到按需按计划组织供应，为现场混凝土施工提供了有力保障。
2.经济效益分析。成贵铁路项目天然砂市场单价约125元/吨，机制砂平均单价约85元/吨；郑万铁路项目天然砂市场单价约190元/吨，机制砂平均单价约120元/吨。通过价格分析获悉，施工标段有效降低了采购成本。
3.存在问题。通过成贵和郑万铁路项目机制砂应用情况反馈来看，机制砂的质量控制较难，尤其是颗粒级配较差，细度模数偏大，石粉含量较高，水洗除泥粉又面临级配不合理、颗粒较粗等问题。
三、生产加工控制要素和措施
当前，因为经济利益驱使，一些低端机制砂厂家应运而生，由于设备简陋、生产方式粗犷，导致机制砂质量参差不齐，使市场上形成“机制砂品质低劣”的不良形象。然而实际上，只要运用先进的制砂工艺和设备，机制砂完全能达到高品质质量要求，满足不同建筑工程不同的用砂需求。
1.做好母材的挑选
（1）用于加工机制砂的母岩，不得具有潜在碱集料反应活性，抗压强度不低于80MPa，宜使用洁净、质地坚硬、无软弱颗粒及无风化石的石灰岩、白云岩、花岗岩等岩石生产。选料前要对岩石母材取样进行试验，岩石抗压强度、岩性、硫化物、硫酸盐的含量及Cl－的含量均要满足要求，确保母材质量合格。
（2）机制砂中的泥块含量与含泥量主要是由生产砂的块石夹带泥土，开采矿山时应清除干净表面植被和泥土，防止风化砂、泥土等杂物混入其中。块石在进料过程中应通过振动喂料机，进一步进行筛除泥土，筛掉的泥土与小块碎石做废料处理，不能混入砂中使用。
（3）不易采用生产碎石后的边角料作为机制砂母材，使用结果是和易性很差，强度也不高，石粉含量高且波动更大，更易降低混凝土拌合物性能及强度。但考虑到生产成本问题，近来利用边角料生产机制砂的成套设备也已经问世，具体产品质量不详。
2.机制砂生产设备和工艺
（1）机制砂生产工艺流程基本生产流程一般可分为以下几个阶段: 矿山块石→粗碎→中碎（部分设置筛分）→细碎→筛分→除尘→机制砂。
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（2）生产的破碎工艺及设备组合。常用的为：颚式破碎机+反击式破碎机+冲击式制砂整形机，在各种破碎设备中，反击破碎机最好，圆锥破碎机次之，颚式破碎机最差，立轴冲击式巴马克制砂机粒形最好。
（3）石粉筛分分离设备。目前主要有干法和湿法两种生产方式，干法生产采用风选石粉，通过风力分离技术，实现粒度调整、石粉筛分；湿法生产采用洗石机冲洗石粉，设备主要有轮式和螺旋式洗沙机，由于轮式制砂机细颗粒砂与石粉流失较少，产出的机制砂相对级配较好。
（4）两种除尘方式优缺点。干法生产工艺生产的机制砂水分含量低，产量较高，但细度和石粉含量控制较难，成品料易出现离析现象；湿法生产工艺生产的机制砂石粉含量易于控制，但污染环境，产量较低，易造成级配不合格和细度模数偏大。
3.颗粒级配控制
（1）满足《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB10424－2010）和《建设用砂》（GB/T14684－2011）规定。除5.00mm和0.63mm筛档外，机制砂的实际颗粒级配与累计筛余百分率应界于区间范围内。
（2）机制砂粒形主要受母岩岩性节理发育、破碎设备类型及筛网类型等因素影响，母岩岩性影响岩石破碎面及破碎程度，冲击式破碎机成形效果较好，方孔筛网对粒形控制较好。
（3）机制砂颗粒级配可以通过调整进料级配、进料量、破碎机转速、筛网尺寸等方面来实现。
4.细度模数控制
（1）目前机制砂细度模数的普遍要求是2区（中砂）。通过实践，干法生产的机制砂，筛网孔径易控制在5mm以下；水洗机制砂筛网孔径易控制在3.2mm以下。
（2）水洗机制砂筛网孔径控制在4mm，可大幅增加产量，但细度模数达到3区（粗砂），可通过与天然1区细沙混合达到2区（中砂），郑万铁路部分标段即采用水洗机制砂+枝江细沙方法。
（3）筛网类型一般尽量选用方孔筛网，这样对粒形控制十分有利；圆孔网或长条筛网尽量少用；也要时常监控筛网是否堵孔、破损影响细度模数的不稳定。
5.石粉含量控制
（1）根据试验检测规范要求，MB值<1.4时，C45以下砼石粉含量≤7.0%；C50以上砼石粉含量≤5.0%。但不同国家标准不一样，如：美国标准规定石粉含量最高限值为5-7%，英国则为15%等。
（2）机制砂细度模数越小，颗粒总体上就越细，石粉含量就越多，生产中单纯通过增加石粉含量来降低细度模数不可取。由于这两项技术指标此消彼长、相互冲突，必须寻求两者皆满足规范要求的区间。
（3）干法生产通过调整生产设备参数调整石粉含量区间，湿法生产通过调整注水量及洗石机转速。两种方式都需要结合实际情况，多次试生产，并在不断对洗石机或空气筛分量进行具体调整，满足机制砂的级配和石粉要求。
6.机制砂离析现象控制措施
实践证明机制砂离析现象较严重，导致进场前后级配、细度模数指标差异较大。郑万铁路部分施工标段即存在该现象，在矿区生产环节检测细度符合要求，但入库抽检经常出现不合格情况。
（1）干法生产的，应进行湿拌处理，可在胶带运输机上加设喷水装置，但需避免喷水过多造成石粉及小粒径颗粒局部集中。
（2）合理堆放成品机制砂砂，采用递升的倾斜堆料法，防止小粒径滑落堆积，倾斜坡度应根据库区面积及堆积高度合理设置。
（3）选择较平坦的公用运输道路，尽量平整进入混凝土站区施工便道，适当控制车辆行驶速度，减少因车辆颠簸所造成的机制砂离析。
（4）卸料过程中，尽量提升箱体，便于物料快速下滑，减少物料粗颗粒向外侧堆积。
随着国家对河砂资源开采管理越来越严格，机制砂的加工使用将是砂石料行业未来的发展方向，虽然机制砂在实际使用过程中，仍存在质量难以管控的实际情况，但因其市场资源丰富及价格可控等优势，用机制砂代替天然砂配制混凝土已势在必行。
论文作者:黄山
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/11
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