上?；炷列袠I(yè)用砂和粉煤灰問題分析及對策研究

　　摘要：本文對上海地區(qū)混凝土行業(yè)近期在用砂和粉煤灰的過程中出現(xiàn)的問題進行分析，探究問題出現(xiàn)的根源，列舉了出現(xiàn)的問題，并試圖給出相應對策。

　　關鍵詞：混凝土；細砂；機制砂；粉煤灰

　　1 引言

　　砂是工程建設中用量較大的原材料， 2008年上海混凝土行業(yè)共生產(chǎn)混凝土5000萬m3，據(jù)估計砂的使用量達到4000萬t。砂質(zhì)量的優(yōu)劣直接關系到混凝土質(zhì)量和工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、耐久性，還影響到混凝土生產(chǎn)和工程施工成本。因此對砂的質(zhì)量的控制，不容忽視。

　　上海是我國工業(yè)化程度較高，自然資源缺乏、環(huán)境容量有限的特大型城市，面臨資源和環(huán)境的雙重壓力。長年來，上海市高度重視資源節(jié)約和資源綜合利用工作。在電廠粉煤灰利用方面，大力回收并積極開發(fā)粉煤灰利用技術， 2008年上海粉煤灰排放量603.52萬噸，利用量576.94萬噸，利用率為95.6%。目前，上海商品粉煤灰生產(chǎn)備案企業(yè)30家，所提供的粉煤灰不僅節(jié)約了水泥等原材料，而且還改善了混凝土的性能。

　　2 問題的提出

　　為了徹底解決長江河道上亂采亂挖江砂對千里江堤帶來的隱患，沿江的安徽、江西、湖北等省根據(jù)國務院通知，從2000年10月起先后發(fā)布省政府令，禁止在所轄區(qū)域內(nèi)的長江河道上采砂。目前除少數(shù)偷挖的船只外，長江砂基本上已處于停產(chǎn)[IJ。隨著各地城鎮(zhèn)、道路、水利建設的蓬勃發(fā)展，沿江各地和上海一樣，對黃砂的需求量急劇增加，作為一種天然的資源，開采量大于生成量，再加上以往無序的亂挖亂果造成的浪費，長江砂的資源已日益減少。上海用砂向來以長江砂為主，每遇禁采行動，用砂供求緊張，而且優(yōu)質(zhì)砂還往往有價無貨。現(xiàn)在長江流域的內(nèi)向砂以及來自于閩江、溫州、贛江等地的黃砂，雖使建設工程用砂在數(shù)量上基本得到滿足，但由于產(chǎn)地來源多，砂的品質(zhì)參差不齊。加上內(nèi)洞湖泊開采受客觀條件影響大，在枯水期和汛期時，市場上的供求矛盾依然存在，所以較難適應混凝土大規(guī)模生產(chǎn)的需要。

　　粉煤灰作為主要礦物摻合料用于商品混凝土中已有多年歷史，早在八十年代上海地區(qū)即開始用木鈣和粉煤灰相結(jié)合的技術來配制商品混凝土九十年代開始為滿足高泵程以及長運距等工程需要，開始采用高效減水劑與粉煤灰相結(jié)合的技術來開發(fā)大流動易泵商品混凝土；進入新世紀，上海地區(qū)混凝土攪拌站基本都使用了粉煤灰，粉煤灰已被視作混凝土中不可或缺的組份之一[2J。上海地區(qū)的粉煤灰主要來源于上海的燃煤電匯據(jù)統(tǒng)計上海目前共有16家燃煤電匯總裝機容量為1063.4萬千瓦。根據(jù)以往的經(jīng)驗，粉煤灰的生產(chǎn)基本能滿足混凝土生產(chǎn)的需要，但隨著三峽等外地電力的進入，加上煤炭價格上漲，近期上海市內(nèi)的燃煤電廠普遍存在開工不足的現(xiàn)象，加上本地粉煤灰存在施工旺季(春秋季節(jié))產(chǎn)量少，而在施工淡季(夏冬季節(jié))產(chǎn)量多的特點I刻，目前上海地區(qū)粉煤灰供不應求的現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)生。

　　3 發(fā)現(xiàn)的問題

　　3.1砂

　　2008年上海市安質(zhì)監(jiān)總站組織了上海市棍凝土生產(chǎn)企業(yè)用砂的專項檢查，抽取的70組建筑用砂樣品檢測結(jié)果表明，混凝土用砂質(zhì)量狀況欠佳。據(jù)統(tǒng)計， 51組天然砂樣品中有35組標稱為中砂、有12組標稱為細砂、4組標稱為特細砂。

　　標稱為中砂的樣品中不符合中砂質(zhì)量標準的有11組，其中細度模數(shù)不合格的有9組，級配不入?yún)^(qū)的5組(其中3組細度模數(shù)也不合格)，不合格率為31.4%。

　　19組混合砂樣品中，符合中砂要求的有10組，合格率為 52.6%:不符合中砂要求的有9組，其中細度模數(shù)不合格5組， 級配不入?yún)^(qū)7組(其中3組細度模數(shù)也不合格咐，淚合砂的抽查情況如圖2所示：

　　根據(jù)檢查的結(jié)果分析，具體問題體現(xiàn)在：

　　3.1.1混合砂配比隨意性大，質(zhì)量不合格砂被用于生產(chǎn)

　　由于天然優(yōu)質(zhì)砂資源的緊缺，不少企業(yè)加大了對礦山廢棄渣的利用，加工成的機制砂緩和了混凝土生產(chǎn)需求，但是機制砂石粉、含泥量對混凝土質(zhì)量影響很敏感，部分企業(yè)疏于這方面的研究和管理，將機制砂和天然細砂混合成細骨料后，不進行混凝土生產(chǎn)質(zhì)量驗證，也不進行使用前的質(zhì)量復檢，導致不合格的混合砂用于生產(chǎn)。有的企業(yè)使用細砂與機制砂配制棍合砂時，僅根據(jù)兩種砂的細度模數(shù)確定溫合比例，而沒有對摻加比例進行系統(tǒng)的試驗驗證[41，導致砂用量的不合理。[Page]

　　3.1.2混合工藝條件難以保證混合效果

　　由于筒倉數(shù)量、計量秤配制等原因，在工藝上不具備(不同品種、不同規(guī)格的)砂分倉儲存、單獨計量、均勻混合的條件，有些企業(yè)混合砂用鏟車計量，而且混合效果差，離散、分層明顯也未采取技術措施，細度無法達到中砂的標準，不符合標準顆粒級配區(qū)I呵。圖3所顯示的是某棍凝土生產(chǎn)企業(yè)特細砂與中砂混堆，未分別儲存的情況。

　　3.1.3使用特細砂缺少技術措施

　　有的企業(yè)缺少針對特細砂的技術措施，在質(zhì)量控制上具有很大的盲目性。如對建筑用砂未做到按批檢測，未經(jīng)驗證就使用特細砂，對特細砂沒有制定驗收和復試規(guī)定，造成混凝土質(zhì)量波動大， 28天標準齡期的試塊抗壓強度偏低[4]。

　　3.2粉煤灰

　　盡管粉煤灰在上海地區(qū)已經(jīng)應用了幾十年，但是依然有生產(chǎn)企業(yè)對于粉煤灰作用認識模糊，出現(xiàn)的問題具體表現(xiàn)為:

　　3.2.1使用不合格粉煤灰

　　粉煤灰的使用不僅節(jié)約了水泥的用量，而且還改善了混凝土的性能，使其在混凝土中的應用日益廣泛，成為混凝土不可或缺的原材料。市內(nèi)燃煤電廠粉煤灰產(chǎn)量的減少，使得粉煤灰一時供不應求，產(chǎn)生了棍凝土生產(chǎn)企業(yè)排隊搶灰的現(xiàn)象，給不合格粉煤灰提供了滋長的空間，部分粉煤灰萃草粉磨就出盯甚至出現(xiàn)原灰未經(jīng)粉磨就出廠的情況。由于這種原因，粉煤灰出現(xiàn)的主要問題就表現(xiàn)為細度不符合要求，部分企業(yè)為了加快生產(chǎn)節(jié)奏，不經(jīng)過仔細的復試就使用，生產(chǎn)出的坦凝土性能與原配合比設計的差異較大。

　　3.2.2沒有粉煤灰時混凝土企業(yè)生產(chǎn)混亂

　　混凝土中使用粉煤灰已在業(yè)內(nèi)被廣泛接受，混凝土生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)習慣于混凝土中摻加粉煤灰，在缺少粉煤灰時，生產(chǎn)企業(yè)表現(xiàn)出不適應性。部分企業(yè)為了保證強度，用水泥直接代替粉煤灰，又未及時調(diào)整減水劑，為了達到原有的胡落度就直接加水，導致水灰比增大，結(jié)果強度反而下降。

　　3.2.3粉煤灰相關技術沒有深化

　　目前上海地區(qū)商品混凝土生產(chǎn)企業(yè)將粉煤灰應用到混凝土中，僅從戚本考慮的角度出發(fā)，用便宜的粉煤灰替代部分水泥及礦粉，可達到節(jié)約成本的效果，因而在技術上體現(xiàn)出的只是簡單的材料復合，未能從對混凝土性能的改善角度進行挖掘，未從原料選型、物化性能的最佳匹配、效應發(fā)揮最大化以及從混凝土配比應用要求中通盤考慮，因此，混凝土生產(chǎn)企業(yè)所用的粉煤灰品質(zhì)盡管滿足規(guī)范要求，但粉煤灰的作用未能充分發(fā)揮。

　　4 對策研究

　　4.1砂

　　4.1.1增加復試的力度

　　對原材料的準確定位是正確使用的前提，很多企業(yè)亂用錯用不滿足要求的砂，與它們對原材料復試的力度不夠不無關系。砂的質(zhì)量是有波動性的，砂石料供應商將與質(zhì)保書要求不符的砂摻在合格砂中供應的情況時有發(fā)生，增加復試的力度，加大復試的頻次，可以及時了解砂的質(zhì)量情況，便于混凝土生產(chǎn)控制。

　　4.1.2正確理解標準要求

　　很多企業(yè)對標準理解深度不夠，往往忽視了某些指標的要求，如:大部分混凝土生產(chǎn)企業(yè)都知道細度是建筑用砂的重要指標，卻忽視了顆粒級配的人區(qū)問題，這就出現(xiàn)了使用特細砂和粗砂溫合后，細度達到要求，級配嚴重不佳的情況，生產(chǎn)出的混凝土質(zhì)量下降。還有些企業(yè)在使用機制砂時，對石粉含量不重視，使用石粉含量高的機制砂，生產(chǎn)出的混凝土強度和性能下降較多。

　　4.1.3完善設備，技術跟進

　　實際表明，僅依靠砂石料供應商自行混合或用鏟車在堆場混合，是很難保證掘合砂的混合均勻程度，砂的質(zhì)量波動極大，不利于混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量控制。只要不同品種、不同規(guī)格的砂分倉儲存、單獨計量，試驗室有相應的試驗來支持，混合后的混合砂是完全能夠滿足生產(chǎn)需要的。對于生產(chǎn)中使用混合砂的企業(yè)，試驗室做好配合比設計、驗證和優(yōu)化工作，使用混合砂的溫凝土質(zhì)量是能夠達到要求的。

　　4.1.4開拓新砂源

　　長期以來，上海堅持在建筑用砂方面要求使用中砂，隨著天然中砂資源的減少，細砂和機制砂逐漸被應用到上?；炷列袠I(yè)的生產(chǎn)中，細砂和機制砂已經(jīng)成為新砂源。機制砂是工程界比較熟悉并大量使用曲一種常用建筑材料，在我國的貴州、云南等省應用較普遍。貴州早在1979年就出臺了《山砂混凝土技術規(guī)程：)20世紀90年代以來，北京、天津、上海、福建、浙江、河北、山西及重慶市等地涌現(xiàn)出一大批人工砂生產(chǎn)線，生產(chǎn)、使用也帶動了人工砂的研究。經(jīng)過大量的工程實踐證明，使用機制砂在經(jīng)濟上是合理的，技術上是成熟的。

　　上海鄰近海域有著豐富的海砂資源，如將海砂用淡水沖洗，降低氯離子和硫酸根離子的含量，使之符合國家標準，海砂便可作為建設工程材料用砂予以開發(fā)利用。上海長期來禁止在建設工程中使用海砂，為保證建設工程的質(zhì)量起了無可估量的作用。但是海砂顆粒級配比較合理，眾所周知，合理的級配可以得到流動性好，均勻密實的混凝土，同樣條件下還能達到節(jié)約水泥用量的效果，而且混凝土的性能也能得到提高。應該說海砂也是可持續(xù)發(fā)展的材料之一[1]。[Page]

　　除此以外，特細砂也可被考慮為新的砂源.從工程質(zhì)量方面考慮，上海目前還未允許使用特細砂，特細砂在我國其他天然中砂稀缺的省份已有應用，從使用效果來看，是可以滿足工程建設的要求的。有研究院l表明使用特細砂不僅能拌制普通混凝土，還能拌制高強混凝土，并顯著降低混凝土生產(chǎn)成本，最終降低工程成本。

　　4.2粉煤灰

　　4.2.1嚴格執(zhí)行標準規(guī)范

　　混凝土使用粉煤灰后性能改善的大小與粉煤灰本身的質(zhì)量密切相關，相關的標準與規(guī)范是衡量粉煤灰產(chǎn)品質(zhì)量的尺度，嚴格執(zhí)行標準規(guī)范是精煤灰得以在混凝土中使用的前提。近期上海地區(qū)出現(xiàn)的不合格精煤灰被使用的現(xiàn)象，正是混凝土行業(yè)部分企業(yè)對標準規(guī)范作用認識不足的結(jié)果。

　　4.2.2正確理解粉煤灰的作用

　　目前眾多廠家或用戶未充分認識到粉煤灰使用的內(nèi)涵，而僅從戚本上考慮，因而出現(xiàn)了廠家所選的原材僅能滿足規(guī)范要求的最低指標，配比中摻量也較為保守，在保證強度方面以為只要增加水泥用量就一定能夠增加混凝土的強度。用戶也不能理解粉煤灰的應用效果，而僅認為是廠家為節(jié)省水呢而采用的常規(guī)手段。

　　4.2.3使用中貫徹粉煤灰相關技術

　　只有充分理解了使用粉煤灰對混凝土新拌性能、中長期力學性能的發(fā)展，尤其是對耐久性能的改善作用，混凝土生產(chǎn)企業(yè)及用戶才更有動力去接受這個新技術的推廣所帶來的技術和經(jīng)濟的雙重效益。對于商品混凝土而言，根據(jù)用戶對棍凝土材料的要求，選用合適的粉煤灰材料及其摻量，進而最大化滿足其性能的實現(xiàn)，是粉煤灰在混凝土中應用發(fā)展的重要趨勢，如根據(jù)混凝土所處的環(huán)境荷載及相應要求，采用摻加粉煤灰或與礦粉復摻技術等等問。

　　5 結(jié)論

　　近期上海地區(qū)混凝土行業(yè)出現(xiàn)的砂與粉煤灰質(zhì)量問題，是混凝土傳統(tǒng)原材料資源日益稀缺的表現(xiàn)，嚴格按照標準對原材料進行把關可以避免以上砂和粉煤灰問題的出現(xiàn)。但實施和推廣新技術，利用其他資源來拓展原材料來源才能從根本上解決問題，這也是混凝土行業(yè)發(fā)展的必然之路。

　　參考文獻

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　　[6]何娟，張林緒.特細砂高強混凝土的初步探索.中國建材科技，2006，6:13-13.

　　[作者簡介]陳剛， 1983年生，碩士，現(xiàn)為上海市建筑科學研究院建材所科研人員。主要研究方向為：混凝土技術、混凝土生產(chǎn)控制等。