1、对砂石骨料产业发展的思考 甘肃土木工程科学研究院甘肃土木工程科学研究院 何忠茂何忠茂 主要内容 砂石骨料产业的基本情况 砂石骨料产业面临的问题与挑战 砂石骨料的质量对混凝土的性能都有哪些影响 提高砂石质量破解产业发展困境的措施 一、砂石骨料产业的基本情况一、砂石骨料产业的基本情况 砂石骨料是建筑、道路、桥梁等基础设施工程建设用量最大、不可或缺、不可替代的基础材料。随着我国基础设施建设和房地产开发的高速增长，砂石骨料市场需求持续增长，年产量已达到200多亿吨，年产值近1万亿元,带动运输业超过2000多亿元。在国家对石矿资源和环境保护不断强化的形势下，机制砂石已成为我国建筑、道路、桥梁等基础设施用
2、砂石骨料的主要产品，占建设用砂石骨料总量的75%以上。随着天然砂石资源的枯竭和限采，以及对环境保护的加强，各地陆续关闭小型不达标的采石企业，对当地石矿资源进行整合，根据当地市场需求重新规划和布局。冀东、海螺、华润、台泥、葛洲坝、红狮、金隅、亚泰、同力和中国建材旗下的中联、南方等一大批国内大型水泥企业已经或正在以整合资源和构建新型产业模式等方式进入砂石骨料行业，有色、非矿、水利、水电、中建、中核、中交建、中铁建等其他行业和企业也陆续进入砂石骨料行业。目前，新建和拟建的砂石骨料企业生产规模大多在500万吨/年以上，现已陆续出现年产超过2000万吨或更大规模的大型砂石骨料生产基地。我国砂石骨料生产企
3、业近2万家，年产量超过500万吨规模以上的大型矿山企业占12%，年产量超过100万吨规模以上的中型矿山企业占25%；年产量在50万吨规模以下的小型矿山企业占63%。超过50%是年产量50万吨规模以下的矿山企业，这部分企业其单体生产规模小，产业集中度低。20012013年砂石增长图 机制砂和天然砂使用情况变化 行业总体状况为准入门槛低，石矿资源利用率较低；生产装备的机械化、自动化程度不高；行业管理和标准化体系不完善，环境保护有待加强，矿山复垦和绿化率较低。全国天然砂石资源现状概况 全国各区域大型骨料企业骨料线分布图全国各区域大型骨料企业骨料线分布图 伴随着各种新技术的应用伴随着各种新技术的应用，
4、对砂石骨料质量要求越来越高，高品质机制砂石骨料带动了一批技术含量高的装备制造企业和一批管理水平较高的规模化生产企业，促进了产业链延伸。随着国家对矿产资源开采、节能减随着国家对矿产资源开采、节能减排和环境保护等方面要求的不断提高和强化排和环境保护等方面要求的不断提高和强化管理管理，砂石骨料产业转型升级的步伐明显加快，由传统的粗放的开采方式向工业化、规范化和集约化生产方式快速发展，同时向建筑固体废弃物再生利用和废弃矿山环境修复产业延伸。二、砂石骨料产业面临的问题与挑战二、砂石骨料产业面临的问题与挑战 砂石骨料行业长期存在多部门交叉管理、缺少长远规划、科技研发投入低和质量检测机制不健全，以及工业化程
5、度不高，产业的集中度低，产品质量不一，环境保护理念缺乏等突出问题，制约了行业的发展。1行业的管理涉及多个部门，协调、监管难度较大 砂石的开采、生产和应用涉及到国土资源、农业、林业、水利、海事、城乡建设、铁道、交通、水利等多个行业和部门管理，各政府部门由于多种原因，导致行业管理长期以来存在多部门重复、交叉，部分地区多头管理。既没有将砂石作为工业产品纳入统计范围，也没有全国统一的生产与应用标准。如砂石应用方面，工业和民用建筑由住建部门管理，水利工程则属水利部门的范围，公路又归交通部门负责。亟待建立地方政府、行业协会、企业协调工作机制和制定行业准入条件。2缺少科学的规划，国家产业政策较少 各级政府对
6、砂石骨料行业缺乏系统的政策、规范、管理程序和规则。对矿产资源采矿权的审批、使用年限的设置等管理机制有待调整。没有制定和出台相应的行业准入条件和管理办法。不利于有资金实力、技术优势和管理水平高的企业投资建设高标准大型环 3无证开采、乱采滥挖现象屡禁不止 受利益驱使，一些地区仍存在规模小的砂石骨料企业无证开采、滥采乱挖，不正当和不公平等无序竞争现象和问题依然存在。低价和劣质砂石骨料恶性竞争，扰乱市场，严重影响了高品质机制砂石的使用和发展。4科技研发、标准化建设、质量检测力度不够 机制砂石有关技术研发投入力度不够，导致整体水平相对落后。全国尚没有专门的砂石骨料研发、设计机构，大中专院校无砂石骨料专业
7、，国家和企业检测机构和机制有待建立。95%以上的生产厂没有试验室，国家标准中规定的出厂检验和提供合格证基本没有落实。产销分离信息滞后，质量责任追溯困难，国家标准难以有效执行，质量得不到保障，一些根本不适合做骨料的“砂石”用到工程上，给工程埋下隐患。产品标准、设备标准体系尚不完善，质量监控难度大。5砂石骨料工业产品未纳入国家统计范畴 国家统计局未将砂石骨料工业经济信息数据纳入其统计管理范畴，因此，行业的技术经济信息等数据只能是估算，不能全面反映行业技术、经济和行业发展的真实情况。三、砂石骨料的质量对混凝土的性能三、砂石骨料的质量对混凝土的性能 都有哪些影响都有哪些影响 砂石骨料相关概念砂石骨料相
8、关概念 1、天然砂天然砂 由自然条件作用而形成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。按其产源不同，可分为河砂、湖砂、海砂、山砂。2、人工砂人工砂 岩石、卵石、矿山尾矿或工业废渣经除土开采、机械破碎、筛分而成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。3、混合砂混合砂 由天然砂与人工砂按一定比例组织而成的砂。4、碎石碎石 由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的，公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒。5、卵石卵石 由自然条件作用形成的，公称粒径大于5.00mm的岩石颗粒。6 6、细度模数细度模数 衡量砂粗细程度的指标。7 7、含泥量含泥量 骨料中公称粒径小于80m颗粒的含量，包括黏土、淤泥和细屑。8 8、
9、砂的泥块含量砂的泥块含量 砂中公称粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成小于0.63mm的颗粒的含量。9 9、石的泥块含量石的泥块含量 石中公称粒径大于5.00mm，经水洗、手捏后变成小于2.50mm的颗粒的含量。1010、石粉含量、石粉含量 人工砂中公称粒径小于0.08mm，且其矿物组成的化学成分与被加工母岩相同的颗粒含量。1111、亚甲蓝（、亚甲蓝（MBMB）值）值 用于判定人工砂中粒径小于0.08mm颗粒的吸附性能的指标。1212、表观密度、表观密度 骨料颗粒单位体积（包括内封闭孔隙）的质量。1313、紧密密度、紧密密度 骨料按规定方法颠实后单位体积的质量。1414、堆积密度、堆积密度
10、 骨料在自然堆积状态下单位体积的质量。1515、坚固性、坚固性 骨料在自然风化或其他物理化学因素作用下抵抗破裂的能力。1616、轻物质、轻物质 砂中表观密度小于2000kg/m3的物质。1717、针、片状颗粒、针、片状颗粒 凡岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒。平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值。1818、压碎值指标、压碎值指标 人工砂、碎石或卵石抵抗压碎的能力。1919、碱、碱-骨料反应骨料反应 硬化混凝土中的碱与骨料中的碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土膨胀、开裂甚至破坏的化学反应。2020、碱活性骨科、碱活性骨科
11、 能在一定条件下与混凝土中的碱发生化学反应导致混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏的骨料。2121、碱、碱-硅酸反应活性骨料硅酸反应活性骨料 含有非晶体或结晶不完整的二氧化硅，在适当条件下可能产生碱-骨料反应的骨料。2222、碱、碱-碳酸盐反应活性骨料碳酸盐反应活性骨料 含有特定结构构造的微晶白云石，在适当条件下可能产生碱-骨料反应的骨料。混凝土用细骨料的主要技术要求有：级配、细度模数、含泥量、有害杂质、表观密度和吸水率、碱活性等。机制砂对母岩、石粉含量、粒形等也有要求。混凝土用人工粗骨料的主要技术要求有：级配、坚固性、石粉含量、有害杂质、表观密度和吸水率等。为保证混凝土强度为保证混凝土强度，要求粗骨
12、料必须具有一定的强度，一般用压碎指标控制；为抵抗冻融和自然因素的风化作用为抵抗冻融和自然因素的风化作用，粗骨料应具有足够的坚固性；为获得密实、高强的混凝土，并能节约水泥，为获得密实、高强的混凝土，并能节约水泥，要求粗骨料要有良好的级配；粗骨料表面特征主要是指骨料表面的粗糙度及孔隙分布特征，粒型已接近正方体为最佳，不宜含有较多针、片状颗粒，否则将显著降低水泥混凝土的抗折强度，影响新拌混凝土的和易性；为保证混凝土强度和耐久性为保证混凝土强度和耐久性，对粗骨料的含泥量、有害杂质、有机质等都应有限制要求。细骨料的检测参数 粗骨料的检测参数 含泥量的限定含泥量的限定 国内外相关标准对含泥量的最严格的限定
13、：美国标准ASTM C 33 规定受磨损的混凝土的限值为3，其他混凝土限值为5.0；德国DIN4226、英国BS882标准中最严格的要求均是4。我国砂、石国家产品标准规定I类产品为1，高强混凝土结构技术规定CECS104：99要求配制C70以上混凝土时为1.0。将C60及C60以上混凝土的含泥量定在2之内。不同含泥量对混凝土拌合物和易性有一定影响。对低等级混凝土的影响比对高等级混凝土影响小，尤其是对低等级塑性贫混凝土，含有一定量的泥后，可以改善拌合物的和易性，因此含泥量可酌情放宽，放宽的量应视水泥等级和水泥用量而定。国内建筑用砂、高强混凝土结构技术规程要求C60以上混凝土，泥块含量为0。考虑到
14、砂子的现实状况及运输堆放过程中的污染，允许有0.5的泥块含量存在是合理的。机制砂中石粉含量的影响机制砂中石粉含量的影响 石粉是指人工砂及混合砂中的小于75 m以下的颗粒。人工砂中的石粉绝大部分是母岩被破碎的细粒，与天然砂中的泥不同，它们在混凝土中的作用也有很大区别。石粉含量高一方面使砂的比表面积增大，增加用水量；另一方面细小的球形颗粒产生的滚珠作用又会改善混凝土和易性。因此不能将人工砂中的石粉视为有害物质。石粉含量对人工砂的综合影响经过几十年的试验证明：贵州省从20世纪70年代开始研究使用人工砂，当人工砂中石粉含量在0-30时，对混凝土的性能影响很小，对中、低等级混凝土的抗压、抗拉强度无影响，
15、C50级混凝土强度的降低也极小，收缩与河砂接近。铁科院的试验研究也证明，人工砂配制的混凝土各项力学性能与河砂混凝土相比更好一些（在水泥用量与混凝土拌合物稠度相等的条件下）。许多工业发达的国家早在数十年前对人工砂进行研究并把人工砂列入国家标准，我国有关标准及国外标准对石粉含量的要求。贵州省贵州省山砂混凝土技术规定山砂混凝土技术规定 强度等级 C30 石粉含量 20 15 10 国标国标建筑用砂建筑用砂 产品分类 I类 II类 III类 石粉含量（）3.0 5.0 7.0 国外石粉含量的限值国外石粉含量的限值 美国 英国 日本 德国（0.063mm以下）5-7 用于承重混凝土9一般混凝土167 4
16、-22 当人工砂中含有7.5的石粉，配制C60泵送混凝土强度比普通天然砂的强度稍高，当石粉含量为14.5时，配制C35的强度比普通知然砂高。因此将石粉含量限值定为：大于等于C60时为5、C55-C30时为7、小于等于C25时为10是可行的。考虑到采矿时山上土层没有清除干净或有土的夹层会在人工砂中夹有泥土，标准要求人工砂或混合砂需先经过亚甲蓝法判定。亚甲蓝法对石粉的敏感性如何？经试验证明，此方法对于纯石粉其测值是变化不大的，当含有一定量的石粉时其测值有明显变化，黏土含量与亚甲蓝MB值之间的相关系数在0.99。石粉的纤维结构显示，石粉显微结构为多棱柱体形，并非我们想象的球形颗粒。因此粗细骨料在人工制造时都应该有整形的需要（主要是消除或减少针片状骨料）对长期处于潮湿环境的重要混凝土结构所用沙石应进行碱活对长期处于潮湿环境的重要混凝土结构所用沙石应进行碱活性检验性检验 “长期处于潮湿环境的重要混凝土结构”指的是处于潮湿或干湿交替环境，直接与水或潮湿土壤接触的混凝土工程；及有外部碱源，并处于潮湿环境的混凝土结构工程，如：地下构筑物，建筑物桩基、地下室、处于高盐碱地区的混凝土工程、盐碱化学工业污染
