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1、機(jī)制砂的應(yīng)用
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)基本建設(shè)方興未艾，工程用砂消耗巨大，但由于我國(guó)砂資源分布不均，有些地區(qū)的天然砂十分缺乏，從外地運(yùn)砂則運(yùn)費(fèi)太高，所以必須尋找適宜的代砂材料，國(guó)內(nèi)相繼出現(xiàn)了以機(jī)制砂替代天然河砂的實(shí)踐，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。20世紀(jì)90年代以來(lái)，京、津、滬、渝等地都有了機(jī)制砂生產(chǎn)線，生產(chǎn)和使用也帶動(dòng)了機(jī)制砂的研究。關(guān)于機(jī)制砂的應(yīng)用，美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家使用機(jī)制砂有幾十年的歷史，而且應(yīng)用范圍和比重在不斷增加，如20世紀(jì)80年代日本的天然集料與人工集料的比例大約為9：10，到90年代則為5：10。近二十年來(lái)，鐵路工程、市政工程、道路橋梁、高層建筑大規(guī)模興建，天然砂已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，機(jī)制砂以其安全、可靠、豐富、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，將得到全面推廣和應(yīng)用。=
2、機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝
機(jī)制砂的質(zhì)量除采用合適的巖石外，很大程度上取決于加工的機(jī)械設(shè)備和制造工藝。在設(shè)備方面，制砂機(jī)按照破碎原理分，主要有腭式、棒磨式、圓錐式、旋回式、錘式、旋盤(pán)式、反擊式、對(duì)輥式和沖擊式等;導(dǎo)致最終產(chǎn)品顆粒形狀的優(yōu)劣排序?yàn)椋喊裟ナ健㈠N式和沖擊式等優(yōu)于反擊式、圓錐式和旋盤(pán)式，腭式、輥式和旋回式最差，但前者制造成本較高。許多專(zhuān)業(yè)人士認(rèn)為建設(shè)工地或?qū)I(yè)生產(chǎn)機(jī)制砂的石料廠選擇棒磨機(jī)為宜，因?yàn)榘裟C(jī)的生產(chǎn)過(guò)程，是利用筒體內(nèi)棒與棒之間的線接觸進(jìn)行的，棒對(duì)石料的粉磨有選擇性，先磨大粒石料，然后逐步將石料按粒度的大小依次粉磨，過(guò)磨現(xiàn)象少，同時(shí)棒磨機(jī)制砂可以通過(guò)多種參數(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制，產(chǎn)品質(zhì)量較為穩(wěn)定，且砂料顆粒粒形較好。
3、機(jī)制砂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
3.1機(jī)制砂的定義
砂是一種常用的建筑材料，在混凝土圬工中是一種必不可少的細(xì)骨料，新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑用砂》(GB/T14684-2001)中，明確了機(jī)制砂(譯為Mechanicalsand)是指經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質(zhì)巖、風(fēng)化巖石的顆粒。
3.2機(jī)制砂的分類(lèi)
機(jī)制砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗：3.7～3.1;中：3.0～2.3;細(xì)：2.2～1.6。機(jī)制砂按技術(shù)要求分為Ⅰ類(lèi)、Ⅱ類(lèi)、Ⅲ類(lèi)。Ⅰ類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C55的混凝土;Ⅱ類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)C30～C55及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土;Ⅲ類(lèi)宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。堿集料反應(yīng)主要是指水泥中的堿與集料中堿活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，即堿硅酸反應(yīng)(簡(jiǎn)稱(chēng)ASR)，反應(yīng)生成物堿硅酸鹽凝膠體膨脹引起混凝土產(chǎn)生裂縫。若骨料屬堿-硅質(zhì)集料，應(yīng)采用巖相法(TB/T2922.1-1998)或砂漿棒法(TB/T2922.3-1998;GB/T14684-2001)等試驗(yàn)方法。若骨料屬堿-碳酸集料，應(yīng)采用巖石柱法(TB/T2922.2-1998)試驗(yàn)。
4、機(jī)制砂砼試配要求
水泥28天的實(shí)測(cè)強(qiáng)度必須符合規(guī)范;集料的物理特性、級(jí)配、堅(jiān)固性、有害物質(zhì)含量，石粉和泥塊含量、堿集料反應(yīng)等參數(shù)必須符合3的要求;其單方水泥用量，無(wú)外加劑時(shí)，不大于550kg，用外加劑時(shí)，小于500kg;水泥強(qiáng)度等級(jí)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)須匹配;泵送劑(或減水劑)的使用，原則上，當(dāng)水泥用量大于500kg/m3時(shí)，該配合比須用泵送劑做對(duì)比試驗(yàn)。
5、應(yīng)用技術(shù)
(1)選取符合技術(shù)要求的級(jí)配機(jī)制砂，可以取代河砂，按照合理的配合比設(shè)計(jì)方法配料，所得機(jī)制砂混凝土在和易性、表面整飾、強(qiáng)度、耐磨、抗干縮等性能上均能滿(mǎn)足一般混凝土工程的設(shè)計(jì)與施工工藝要求。
(2)配制一般混凝土的機(jī)制砂的技術(shù)要求為：質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配符合規(guī)范，其最大粒徑不超過(guò)10mm，小于0.08mm石粉含量不大于7%。
(3)用于混凝土的機(jī)制砂應(yīng)進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，經(jīng)堿集料反應(yīng)試驗(yàn)后，其試件應(yīng)無(wú)裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗(yàn)齡期內(nèi)膨脹率應(yīng)小于0.1%。預(yù)防措施有：①限制水泥含堿量(NaO2eq%)，選用水泥含堿量≯0.6%的低堿水泥②采用非活性骨料;③摻適量的礦碴、粉煤灰、硅灰等混合材料。
(4)機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)宜控制在2.8～3.6之間，有資料表明：以3.0～3.3之間為最佳。
(5)石粉對(duì)水泥機(jī)理增強(qiáng)表現(xiàn)在兩方面：①石粉在水泥水化反應(yīng)中起晶核作用，誘導(dǎo)水泥水化產(chǎn)物析晶，加速水泥水化;②石粉參與水泥水化反應(yīng)，生成水化碳鋁酸鈣，阻止鈣礬石向單硫型的水化硫鋁酸鈣轉(zhuǎn)化。
(6)機(jī)制砂混凝土的和易性比天然河砂混凝土差，可通過(guò)改變砂率或加入適量石粉(小于7%)改善其和易性。
(7)攪拌進(jìn)料，宜用碎石分開(kāi)：即水泥、碎石、機(jī)制砂或機(jī)制砂、碎石、水泥的方式，有利與骨料均拌，避免離析。
(8)當(dāng)用于泵送混凝土?xí)r，宜采用機(jī)制中砂，其通過(guò)300m篩孔的顆粒含量不宜少于15%，通過(guò)150m篩孔的顆粒含量不宜少于5%。
6、經(jīng)濟(jì)效益
機(jī)制砂生產(chǎn)成本低廉，運(yùn)距短，運(yùn)費(fèi)低，與遠(yuǎn)運(yùn)天然河砂相比，具有較大的優(yōu)勢(shì)。本文以某項(xiàng)目為例加以分析。
6.1項(xiàng)目概況
某新建鐵路，全長(zhǎng)377.97km，線路穿行于云貴高原區(qū)與長(zhǎng)江中下游平原區(qū)的接合部，沿線海拔多在700～1500m，山高壁陡，河谷深切，一般切割深度為600～700m，最大高差達(dá)1200m，地形十分困難，控制性工程多。區(qū)內(nèi)出露Z∽Q地層，巖性主要為碳酸鹽。線路所經(jīng)地區(qū)大部分為山嶺重丘區(qū)，除起點(diǎn)和終點(diǎn)附近工程用砂可采用長(zhǎng)江河砂(來(lái)自洞庭湖)外，其余均為缺砂地區(qū)。全線路基土石方4581.0萬(wàn)斷面方，擋土墻97.24萬(wàn)圬工方，橋梁182座56540延長(zhǎng)米，隧道113座224040延長(zhǎng)米，房屋156344m2。
6.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該項(xiàng)目工程用砂總量約659.1萬(wàn)方(不含簡(jiǎn)支梁)，扣除特殊結(jié)構(gòu)橋梁梁部圬工用砂量，扣除其他高標(biāo)號(hào)砼(C40)圬工用砂量，初步估算使用機(jī)制砂的量約為461.4萬(wàn)方。下面我們按三種供料方式分析其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(汽車(chē)運(yùn)價(jià)率按0.506元/t.km計(jì)列)(1)機(jī)制砂由附近采石場(chǎng)供應(yīng)根據(jù)歷次外業(yè)調(diào)查資料，計(jì)算如下：
①天然砂：平均運(yùn)距120km，平均購(gòu)買(mǎi)價(jià)65元/m3;則工地價(jià)為65元/m3+120km0.506元/t.km1.58t/m3=160.9元/m3;
②機(jī)制砂：平均運(yùn)距12km，平均購(gòu)買(mǎi)價(jià)58元/m3;則工地價(jià)為58元/m3+12km0.506元/t.km1.58t/m3=67.6元/m3;其單價(jià)差為160.9-67.6=93.3元/m3;可節(jié)省投資約：Q=461.4萬(wàn)m393.3元/m3≌43048.6萬(wàn)元。(2)施工單位自采按照鐵路工程現(xiàn)行定額和工料機(jī)水平分析，機(jī)制砂自采價(jià)為54.7元/m3，另購(gòu)買(mǎi)山體費(fèi)按2.0元/m3計(jì)列，平均運(yùn)距12km。則工地價(jià)為54.7元/m3+2.0元/m3+12km0.506元/t.km1.58t/m3=66.3元/m3;可節(jié)省投資約：Q=461.4萬(wàn)m3(160.9-66.3)元/m3≌43648.4萬(wàn)元。
(3)利用隧道棄碴或路塹棄方按照鐵路工程現(xiàn)行定額和工料機(jī)水平分析，利用隧道棄碴或路塹棄方生產(chǎn)機(jī)制砂單價(jià)為53.1元/m3，平均運(yùn)距按8km計(jì)列。則工地價(jià)為53.1元/m3+8km0.506元/t.km1.58t/m3=59.5元/m3;可節(jié)省投資約：Q=461.4萬(wàn)m3(160.9-59.5)元/m3≌46785.9萬(wàn)元。由此可見(jiàn)，采用機(jī)制砂能有效節(jié)省投資，降低工程造價(jià)。
7、結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，國(guó)家加大鐵路工程、高速公路、市政建設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施的投入力度，天然河砂越來(lái)越緊缺，價(jià)格上漲較快，給工程投資帶來(lái)巨大壓力。而且運(yùn)距較遠(yuǎn)，有的項(xiàng)目因供砂困難影響到工程施工進(jìn)度。使用機(jī)制砂不僅可以就地取材，節(jié)省投資，還可以有效帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)，特別是利用隧道棄碴，還可以保護(hù)環(huán)境，變廢為寶。這都說(shuō)明，機(jī)制砂的采用在缺砂地區(qū)的工程建設(shè)中具有巨大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，極具推廣意義。
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