国家统计数据显示，2012年水泥产量21.8亿吨，按混凝土中水泥与砂的比例为1:2.5估计，砂用量超过50亿吨。然而，天然砂受资源总量、分布和季节限制，加之政策限采，由此产生了供应不足、价格攀升、运输成本高、质量波动大等问题，局部地区已出现供需矛盾激化的现象。结合社会发展的一般规律和*进经验，发展机制砂已成行业共识。但是，传统机制砂性能不足，存在如级配“两头大，中间小”、粒型多角尖锐、杂质多等问题，在实际应用中影响混凝土和砂浆的整体性能和效益，难以满足市场对优质砂的需求。
另一方面，人们对砂的认识大部分仍停留在“5mm以下颗粒”的层面，对砂的性能指标及其对混凝土的影响重视程度不足，不利于解决砂石产业发展的困境。因此，本文主要通过总结国内外研究结果与具体项目经验，探讨混凝土与砂的关系、传统制砂工艺的局限及新型制砂概念，为砂石、水泥、混凝土产业链的整合研究提供参考，希望为砂石产业的发展带来新的机会。
混凝土用砂的核心要求
混凝土是由胶凝材料和水，粗、细骨料(砂)按一定比例配制而成的混合物，经搅拌、捣实、硬化而成的人造石材。如图1所示，砂石约占混凝土体积的70%，对混凝土的性能和配制成本影响显著。详细讨论砂石对混凝土的影响规律已经超出本文的范围，但工程经验及我们与多家混凝土企业的联合实验证明，混凝土用砂的核心要求是：级配、粒型和含粉(泥)量(当然，诸如氯离子、坚固性等指标必须符合国标要求)。更多机制砂投资访问：http://www.jizhishashebei.org/
图1. 混凝土微观组织图(砂石约占混凝土体积70%)
总体而言，级配和粒型综合影响砂的空隙率、比表面积和流动性能(其示意关系如图2所示)，从而影响混凝土配比中水泥和水的用量。比如，针片状、棱角尖锐的颗粒，将增大空隙率和比表面积，增大拌合物的流动阻力，因此需要更多的水泥浆去填充、包裹和产生流动性。级配组成中0.15~0.6mm部分的细砂，可以有效填充拌合物的空隙，并充当润滑中心，降低流动阻力，利于优化混凝土配比。
图2. 级配和粒型对砂空隙率的影响示意图
而控制含粉(泥)量主要是为了保证砂的洁净度，控制膨胀性粘土的含量，以免在拌合过程中发生吸附反应和活性反应，破坏混凝土的性能。但石粉含量应根据实际情况进行灵活调节，对裹挟泥粉、矿物组分活性高的石粉，应严格控制;对剥离干净、成分无害的石粉，可放宽标准。通过*值测试可对砂的洁净度进行评价，同时确定其石粉的活性和可采用范围。
至此，结合图3的直观对比，我们可总结天然中砂与传统机制砂在混凝土配制中表现不一的原因为：天然中砂经过*的自然作用，级配合理、粒型圆润、杂质含量少，符合混凝土用砂的核心要求;而传统机制砂针片状含量高、棱角尖锐、级配不均、含粉高(部分产品含泥量高)，不符合混凝土用砂的核心要求。
图3. 天然中砂(左) 与传统机制砂(右)对比图
传统制砂工艺的局限
传统机制砂性能不足主要是由制砂工艺不合理造成的，主要表现为以下两点：
1、破碎工艺单一，甚至采用挤压式破碎机作为终碎设备。从破碎原理来看，常见的制砂设备可分成挤压式破碎和冲击式破碎两类。诸如颚破、圆锥破、对辊破、锤破等挤压式破碎设备，虽然可以提供较大的破碎比，但成品针片状含量高，颗粒棱角尖锐，且磨损后不能产生稳定的级配，一般不能作为制砂终段设备。相反，冲击式破碎设备，特别是VSI冲击破，能产出粒型基本达标的成品砂，属于比较合理的制砂设备选型。但单一采用传统冲击破制砂，其成品表面棱角仍过于尖锐，且石粉含量过高、0.15~0.6mm细砂含量过低(如图4所示)，难以满足高标准用砂的需求。
2、筛选工艺单一，调控困难，效率较低。以zui常见的湿法生产工艺为例，这种工艺通过振动筛控制砂的zui大粒径，通过洗砂机去除泥、粉。如果筛分设置合理(如设置2~3层5mm及以下筛网并将筛下物按一定比例混合)，水洗*并配置细砂回收装置，该工艺也可生产出合格的中低标准砂。但这种筛选工艺无法改变冲击破出料细砂含量过低的问题，同时，即使配置细砂回收装置，水洗也难免带走较多的细砂，使成品砂级配更加不合理(如图4所示)。另外，整套筛选工艺除了更换筛网尺寸以外，调控空间小，同时存在损耗大、易堵塞、效率低、用水量大、污水淤泥处理困难等问题。
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