水泥重要還是砂子重要？答案你可能想不到

水泥是一個偉大的發(fā)明，是人類建筑史上最成功的建筑材料，其重要性毋庸置疑，不過細(xì)小的砂子也不容忽視。

2018年10月，港珠澳大橋正式建成通車。作為一項總投資1000億，連接香港、珠海和澳門的的超級工程，港珠澳大橋在促進香港、澳門和珠江三角洲西岸地區(qū)經(jīng)濟上的進一步發(fā)展具重要的戰(zhàn)略意義，是中國乃至世界交通業(yè)最具挑戰(zhàn)性的超級工程項目之一。

港珠澳大橋

同時，港珠澳大橋作為一個國家裝備制造業(yè)、材料業(yè)的典型集成代表，集成了前端設(shè)計、材料、工程、裝備等一系列產(chǎn)業(yè)鏈，代表了中國制造的集成實力。不過很少人知道的是，港珠澳大橋建設(shè)過程中，砂子曾經(jīng)是困擾施工企業(yè)的一大難題。

機制砂1000元/噸 港珠澳大橋建設(shè)背后的故事

港珠澳大橋堪稱施工難度最大的跨海橋梁項目，高溫+高濕+多鹽的海洋環(huán)境對混凝土的抗海水滲透性、耐腐蝕性等方面有著極高的要求。特別是在橋面施工過程中，為了保證工程質(zhì)量，大橋設(shè)計采用具備高流動性的澆注式瀝青混凝土，但這一要求卻面臨一個難點。

“澆注式瀝青混凝土的流動性對砂子的要求極高，保證砂的表面既要有多棱體確保強度，又要有很好的圓潤度和顆粒級配保證流動性，但是當(dāng)時國內(nèi)的機制砂很多都存在過多的菱角或存在針片狀很難滾動，難以符合施工要求?！?/strong>作為港珠澳大橋機制砂裝備重要提供商福建南方路面機械股份有限公司市場總監(jiān)周煒在與中國水泥網(wǎng)交流過程中表示。

資料顯示，當(dāng)時對機制砂的要求達到了極為嚴(yán)苛的程度。港珠澳大橋路面工藝采用澆注式瀝青混凝土施工工藝，即在鋼橋面上澆筑鋪設(shè)瀝青混凝土路面，對砂石骨料的性能提出了非常高的要求。為了達成120年使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)，工程對質(zhì)量和細(xì)節(jié)的追求也達到了前所未有的程度。

據(jù)南方路機市場總監(jiān)周煒的介紹，當(dāng)時為了解決砂子的問題，建設(shè)方曾找到國外機制砂生產(chǎn)企業(yè)，該企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足建設(shè)需要，但是給出的價格卻高達1000元/噸，這個價格是普通機制砂價格的10倍。

為了解決砂子的問題，大橋路面施工方保利長大工程有限公司副總工程師楊東來博士和他的團隊，找遍了全國機制砂生產(chǎn)企業(yè)，最后找到了南方路機，希望能夠利用國產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出符合大橋建設(shè)要求的機制砂。據(jù)周煒的回憶，當(dāng)時楊東來博士帶領(lǐng)保利長大實驗室核心成員一行人，拉了一卡車骨料到南方路機進行設(shè)備驗證。

港珠澳大橋澆筑式瀝青混凝土施工

澆注式瀝青混凝土精細(xì)集料的生產(chǎn)一直是瀝青混凝土行業(yè)的一個難題，港珠澳大橋使用瀝青細(xì)集料原材料為輝綠巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等，規(guī)格為10-30mm。以輝綠巖或玄武巖為例：針對0~2.36mm范圍內(nèi)精細(xì)集料的生產(chǎn)也面臨同粒徑范圍的微粉、顆粒相互混合的問題。例如精細(xì)骨料的生產(chǎn)需要將不同粒徑大小的顆粒與微粉劃定為0~0.075mm；0.075~0.212mm、0.212~0.6mm、0.6~2.36mm四類，且誤差不能超過10%。規(guī)格、比例要求如此精細(xì)的成品砂石骨料對設(shè)備的要求是極高的。單看篩分規(guī)格這組數(shù)據(jù)，就可知其難度之大！

后來，經(jīng)過兩天兩夜的連續(xù)實驗，第三天一大早結(jié)果出爐。實驗結(jié)果顯示，南方路機生產(chǎn)的機制砂完全符合港珠澳大橋建設(shè)要求，甚至比國外進口產(chǎn)品更好。

至此，困擾大橋建設(shè)的機制砂問題終于得到解決。

港珠澳大橋

被忽視的砂子 建筑長壽的秘訣

砂子的問題之所以在港珠澳大橋建設(shè)過程中被如此重視，關(guān)鍵還是在于砂子對建筑質(zhì)量的影響不容忽視。

傳統(tǒng)意義上認(rèn)為，水泥是混凝土制備過程中最重要的材料，此話不假，但混凝土作為一種“科技含量”極高的建筑材料，性能影響因素眾多，如砂石骨料級配、粒型以及外加劑、礦粉的用量、施工和后期養(yǎng)護等等。

具體到砂子，精品砂不僅僅影響到混凝土的性能，更可以減少水泥和外加劑的使用，減少對礦石、化石能源等不可再生資源的浪費。

砂在混凝土中主要起到空隙填充和控制流動性的作用，提高混凝土的密實度，減少水和水泥用量，同時降低混凝土水灰比，而水灰比直接影響混凝土強度、和易性和耐久性，更低的水灰比還可以提高混凝土抗裂、抗收縮能力。

在海洋工程中，由于環(huán)境處于高溫、高濕、多鹽環(huán)境，對混凝土的抗?jié)B透性和抗腐蝕性有著極高的要求。顆粒圓潤、級配合理的機制砂可提升混凝土密實度，減少混凝土空隙，延長混凝土使用壽命。這也是港珠澳大橋建設(shè)過程中，不惜以1000元/噸的高價采購進口精品砂的原因。

總體而言，混凝土制備是一個宏觀和微觀并重的系統(tǒng)工程。在宏觀層面上，應(yīng)用在不同建筑環(huán)節(jié)的混凝土需要具備不同的使用性能，在水泥、砂石、外加劑、礦物摻合料等材料的使用上進行不同的搭配；在微觀層面上，從小的粉煤灰、水泥再到大一點的砂子、骨料，每一種材料都需要根據(jù)混凝土的使用場景進行優(yōu)化。

微觀層面的不足，體現(xiàn)在混凝土宏觀層面就是性能的缺陷，進而影響建筑物使用壽命，而砂子在其中扮演了極為重要的作用。

共建生態(tài)文明 砂必有為

砂在提升混凝土性能，延長建筑物使用壽命方面的重要意義已經(jīng)在各項重大工程建設(shè)中得到了充分的證明。但是，由于長久以來建筑用砂都是以河沙為主，且混凝土行業(yè)發(fā)展程度落后于水泥行業(yè)，水泥的重要性被過分的夸大，導(dǎo)致建材領(lǐng)域尤其是水泥行業(yè)對砂的重要性有所忽略。

近年來，由于河道生態(tài)破壞、水土流失嚴(yán)重等原因天然砂限采，機制砂正在逐步成為建筑用砂的主要來源。水泥企業(yè)也開始大規(guī)模涉足機制砂產(chǎn)業(yè)，但作為“門外漢”，充分理解砂的重要性極為必要。

特別是當(dāng)前，共建生態(tài)文明已經(jīng)成為全社會的共識，國家層面更是針對機制砂石發(fā)展連續(xù)出臺規(guī)范政策，機制砂作為保障建筑質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，有望在高質(zhì)量發(fā)展的道路上高速發(fā)展。周煒總監(jiān)在于中國水泥網(wǎng)交流過程中也表示，受新基建和傳統(tǒng)基建的雙重拉動，未來國內(nèi)機制砂用量將大幅增長，在建筑用砂中所占比重也有望在幾年內(nèi)提升到80%以上。

有基于此，保障機制砂品質(zhì)顯得尤為重要，尤其是在結(jié)構(gòu)建筑中，高品質(zhì)砂石的應(yīng)用是提升建筑物使用壽命的關(guān)鍵。

近年來，無論是水泥行業(yè)還是整個建筑領(lǐng)域都在倡導(dǎo)綠色發(fā)展，但必須看到的是，真正的綠色發(fā)展不僅僅是原材料生產(chǎn)過程中減少資源消耗和環(huán)境污染，更重要的是提升建筑質(zhì)量，并降低混凝土制備過程中對水泥等高污染，高資源消耗產(chǎn)品的使用。

在某種程度上講，用最少的資源消耗建設(shè)滿足不同需求的建筑物，并盡可能延長建筑物使用壽命對建筑行業(yè)綠色發(fā)展更為重要。