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人工砂的生产及在建材行业中的应用

来源：吉趣旅游网

第7卷　第1期业　工　程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　矿　2009年2月MiningEngineering

人工砂的生产及在建材行业中的应用

李家新　胡晓霞

(中冶北方工程技术有限公司,辽宁鞍山114002)

　　摘要:我国有大量的金属矿和非金属矿,在采矿和加工过程中产生大量的废石和尾矿,并有相当大的数量没有合理利用,约有上百亿吨的堆积量,占用大量土地,造成环境污染。若经过适当分选与加工,不仅提高资源利用率,也解决了环境污染问题。

关键词:废石和尾矿;环境污染;资源利用

中图分类号:TU521　　文献标识码:A　　文章编号:1671-8550(2009)01-0057-02

0　引言

国家标准GB/T14684-2001《建筑用砂》已于2002年2月1日起实施。新标准的实施对保证在“十五”期间满足我国建设所需用砂的数量和质量、充分利用资源、保护环境,以及规范建筑砂石市场将起到积极作用。

新国标是在GB/T14684-1993基础上修订的,其首要的内容就是增加了人工砂为建设用砂之一,确定了其定义、技术要求、检验方法。今后,人工砂将作为建设用砂的重要来源跻身于建材市场。

1　必要性和可行性

———人工砂进入建筑市场是形势发展的需要。随着改革开放的深入发展,砂石业同其它建材行业一样发展迅速,我国砂石年产量由改革前6亿多吨增加到15亿t,其中砂约6亿t。目前我国大多数地区使用的是天然砂,天然砂资源是一种地方性资源,是短时间内不可再生和长距离运输的。我国不少地区出现天然砂资源逐步减少、甚至没有的状况,混凝土用砂供需矛盾尤为突出,砂的价格越来越高,在有些地区高达110元/t,用砂高峰时无砂可用,影响了工程建设的进展。

随着混凝土技术的迅速发展,对砂的质量要求越来越高,特别是高强度和高性能混凝土对骨料的要求很严,能满足其要求的天然砂数量越来越少,甚至满足不了需要。

———环境保护的需要。由于砂资源短缺,价格

上涨,在经济利益的驱使下,我国很多地区都出现

了乱采滥挖天然砂的现象,特别是前几年,毁田、破坏河道挖砂的现象比比皆是,不但毁坏了有限的土地、防洪堤坝,并由此引发了不少工程事故。由于天然砂的无序生产,在生产、贮存和运输过程中还造成对空气和环境的严重污染,国家不得不相继出台了禁采或限采的规定。

———发展的条件已经成熟。从20世纪60年代起,因为一些建设工程的环境条件所限,我国水电、建筑部门就开始用当地石材进行机制砂的生产工艺、技术性能、应用于混凝土和砂浆的研究,并开始在工程中使用。实践表明,使用人工砂经济合理、技术成熟。

目前,国内很多省(市)工艺成熟的人工砂生产线已有多条,完全具备生产人工砂的设备与技术,国内外有不同的品牌、型号的制砂设备可供选择。因此,发展人工砂势在必行。

2　人工砂的特性与应用

根据国标规定,凡经除土处理的机制砂、混合砂统称为人工砂。

机制砂目前基本为中粗砂、可调,含有一定量的石粉,除150μm的筛余有所增加外,其余筛余均能满足标准天然砂1、2区要求,粒型多呈三角体或方矩体,表面粗糙,棱角尖锐。由于全国各地生产机制砂的矿源、加工设备和工艺不同,生产出机制砂的粒型和级配可能会有较大区别,但机制砂的粒型和级配都是可调整和改进的,与天然砂有着本质的区别。

与条件相同天然砂相比,人工砂在配比设计、材料及成型养护条件都相同的情况下,用人工砂配置出的混凝土特点是:塌落度减小、混凝土28天标准强度提高;如保持塌落度不变,则需水量增

收稿日期:2008-07-28

作者简介:李家新(1969-),男(汉族),辽宁海城人,中冶北方工程技术有限公司高级工程师。

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　　　　　　　　第7卷　第1期

加;在不增加水泥用量的前提下水灰比变大后,一

般情况下混凝土实测强度并不降低。按天然砂的规律乾地混凝土配比设计,人工砂的需水量大、和易性稍差和易产生泌水,特别在水泥用量少的低强度等级混凝土中表现明显。如果根据人工砂的特点进行混凝土配比设计,通过合理利用人工砂中的石粉、调整人工砂的砂率,是完全可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土的配比设计规程完全适用于人工砂。正确使用人工砂的混凝土密实度大、抗渗、抗浆性能好,其它物理力学性能和长期耐久性均能达到设计使用要求。人工砂特别适合于配制高强度等级、高性能和泵送混凝土。

我国最大的三峡、黄河小浪底工程均使用人工砂配制混凝土。在工程实践中,人工砂配制出了从C10～C70的普通混凝土和泵送混凝土,泵送最大高程可达400m;配制出跨度达64m的预应力混凝土梁。在试验室设计强度C100的混凝土90天实际强度达到155MPa。人工砂可广泛应用在混凝土、砂浆和制品中。

3　人工砂的生产

在使用和生产人工砂过程中,如何认识和利用石粉显得十分重要。这里所称的石粉,不是一般碎石生产企业所称的“石粉”、“石沫”(那是生产碎石的尾矿,一般为粒径<5mm的混合物,实际是人工砂的级配范畴)。标准石粉的定义应是加工前经除土处理,加工后形成粒径<75μm,其矿物组成和化学成分是与被加工母岩相同的物质。虽同是<75μm的颗粒,但石粉与天然砂中的泥成分、粒径分布不同,在混凝土中所起的作用亦不同。天然砂中的泥对混凝土是有害的,必须严格控制其含量。而人工砂中适量的石粉对混凝土是有益的,有适量石粉的存在,弥补了人工砂配制混凝土和易性差的不足。同时,它的掺入对完善混凝土特细骨料的级配(天然砂由于其生产工艺的限制,其特细级配部分是不完善的),提高混凝土密实性都有益处,进而起到提高混凝土综合性能的作用。

为防止人工砂的开采、加工过程中因各种原因掺入过量的泥土(这是目测和传统含泥量试验所不能解决的),新标准特别规定了测定人工砂石粉含量必须先进行亚甲蓝MB值或快速检验,这样就避免了因人工砂石粉中泥土含量过高而给混凝土带来的负作用。

在新国标实施以前,不少人工砂生产企业常用水洗的办法控制人工砂中石粉的含量,结果既浪费了资源,又造成了新的污染。新国标实施后,对人工砂中的石粉有了明确的要求和试验方法,因此,在人工砂的生产过程中宜把除土处理放在原料加工前进行,加工后尽量保留和利用人工砂的石粉。除了分级利用石粉外,还可用一定的装置将石粉收集起来用于其它方面,提高产品附加值。

我国幅员辽阔,全国各地的人工砂因矿产原料、加工工艺和设备等不同,其颗粒形状及分布、石粉含量等会有一定的差别,但只要人工砂的质量完全达到国标的技术要求,无论其矿产原料、加工工艺和设备如何,均可以使用;反之亦然。使用者应要求人工砂生产企业改进质量,达到新国标的质量要求,这是人工砂比天然砂具有质量保证的优势所在。全国天然砂的质量区别不大,使用者一般都有经验;而人工砂质量区别较大,使用者只要严格按新标准各项规定进行检验,是完全可以保证工程质量的。

目前,砂质量的控制全靠使用单位进场后的试验,建筑用砂的质量责任几乎全落在使用者的身上,这种控制实际上非常被动和无奈,由此导致了一些工程事故的发生。究其原因,主要是天然砂生产方式和生产者的素质所决定。而人工砂的生产则与天然砂有根本的区别,生产规模无论大小,总要有固定的生产场地、工艺和设备,其产品的质量是完全可以控制和稳定的。因此,提高人工砂生产者的素质和对人工砂的质量要求是必要和可能实现的。人工砂的生产和使用者都应坚持执行新标准的规定,使建筑用砂质量得到有效的保障和提高,工程质量进一步得到保证和落实。

Producingofartificialsandanditsapplicationasbuildingmaterial

LIJia2xin,HUXiao2xia

(NorthernEngineering&TechnologyCorporation,MCC,Anshan114002,China)

　　Abstract:InChinatherearealotofmetalandnon-metalminesthatproducelargeamount(severaldecadesofbilliontons)ofwasterockandtailingsthroughminingandbeneficiatingactivities.Suchwasterockandtailingsmustbestockpiled,thusoccupyingalotoflandandpollutingseriouslytheenvironment.Bymeansofappropriateseparatingandprocessing,manyofwasterockandtailingscanbeturnedintoartificialsandthatcanbeusedasbuildingmaterial.Theartificialsandproducingtechnologywillnotonlyraisetheutilizationfactorofresourcebutisalsofavorabletoenvironmentalprotection.

Keywords:wasterockandtailings;environmentpollution;utilizationofresource

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