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1、機制砂的應用
隨著國家經濟的飛速發(fā)展，我國基本建設方興未艾，工程用砂消耗巨大，但由于我國砂資源分布不均，有些地區(qū)的天然砂十分缺乏，從外地運砂則運費太高，所以必須尋找適宜的代砂材料，國內相繼出現(xiàn)了以機制砂替代天然河砂的實踐，在實際應用中取得了較好的經濟效益和社會效益。20世紀90年代以來，京、津、滬、渝等地都有了機制砂生產線，生產和使用也帶動了機制砂的研究。關于機制砂的應用，美國、英國、日本等國家使用機制砂有幾十年的歷史，而且應用范圍和比重在不斷增加，如20世紀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，鐵路工程、市政工程、道路橋梁、高層建筑大規(guī)模興建，天然砂已經不能滿足需求，機制砂以其安全、可靠、豐富、經濟等特點，將得到全面推廣和應用。=
2、機制砂的生產工藝
機制砂的質量除采用合適的巖石外，很大程度上取決于加工的機械設備和制造工藝。在設備方面，制砂機按照破碎原理分，主要有腭式、棒磨式、圓錐式、旋回式、錘式、旋盤式、反擊式、對輥式和沖擊式等;導致最終產品顆粒形狀的優(yōu)劣排序為：棒磨式、錘式和沖擊式等優(yōu)于反擊式、圓錐式和旋盤式，腭式、輥式和旋回式最差，但前者制造成本較高。許多專業(yè)人士認為建設工地或專業(yè)生產機制砂的石料廠選擇棒磨機為宜，因為棒磨機的生產過程，是利用筒體內棒與棒之間的線接觸進行的，棒對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，過磨現(xiàn)象少，同時棒磨機制砂可以通過多種參數進行質量控制，產品質量較為穩(wěn)定，且砂料顆粒粒形較好。
3、機制砂的技術標準
3.1機制砂的定義
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骨料，新的國家標準《建筑用砂》(GB/T14684-2001)中，明確了機制砂(譯為Mechanicalsand)是指經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.75mm的巖石顆粒，但不包括軟質巖、風化巖石的顆粒。
3.2機制砂的分類
機制砂按細度模數分為粗、中、細三種規(guī)格，其細度模數分別為：粗：3.7～3.1;中：3.0～2.3;細：2.2～1.6。機制砂按技術要求分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類。Ⅰ類宜用于強度等級大于C55的混凝土;Ⅱ類宜用于強度等級C30～C55及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。堿集料反應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)生的化學反應，即堿硅酸反應(簡稱ASR)，反應生成物堿硅酸鹽凝膠體膨脹引起混凝土產生裂縫。若骨料屬堿-硅質集料，應采用巖相法(TB/T2922.1-1998)或砂漿棒法(TB/T2922.3-1998;GB/T14684-2001)等試驗方法。若骨料屬堿-碳酸集料，應采用巖石柱法(TB/T2922.2-1998)試驗。
4、機制砂砼試配要求
水泥28天的實測強度必須符合規(guī)范;集料的物理特性、級配、堅固性、有害物質含量，石粉和泥塊含量、堿集料反應等參數必須符合3的要求;其單方水泥用量，無外加劑時，不大于550kg，用外加劑時，小于500kg;水泥強度等級與混凝土設計強度等級須匹配;泵送劑(或減水劑)的使用，原則上，當水泥用量大于500kg/m3時，該配合比須用泵送劑做對比試驗。
5、應用技術
(1)選取符合技術要求的級配機制砂，可以取代河砂，按照合理的配合比設計方法配料，所得機制砂混凝土在和易性、表面整飾、強度、耐磨、抗干縮等性能上均能滿足一般混凝土工程的設計與施工工藝要求。
(2)配制一般混凝土的機制砂的技術要求為：質地堅硬、潔凈、級配符合規(guī)范，其最大粒徑不超過10mm，小于0.08mm石粉含量不大于7%。
(3)用于混凝土的機制砂應進行堿活性試驗，經堿集料反應試驗后，其試件應無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象，在規(guī)定的試驗齡期內膨脹率應小于0.1%。預防措施有：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)機制砂的.細度模數宜控制在2.8～3.6之間，有資料表明：以3.0～3.3之間為最佳。
(5)石粉對水泥機理增強表現(xiàn)在兩方面：①石粉在水泥水化反應中起晶核作用，誘導水泥水化產物析晶，加速水泥水化;②石粉參與水泥水化反應，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化。
(6)機制砂混凝土的和易性比天然河砂混凝土差，可通過改變砂率或加入適量石粉(小于7%)改善其和易性。
(7)攪拌進料，宜用碎石分開：即水泥、碎石、機制砂或機制砂、碎石、水泥的方式，有利與骨料均拌，避免離析。
(8)當用于泵送混凝土時，宜采用機制中砂，其通過300m篩孔的顆粒含量不宜少于15%，通過150m篩孔的顆粒含量不宜少于5%。
6、經濟效益
機制砂生產成本低廉，運距短，運費低，與遠運天然河砂相比，具有較大的優(yōu)勢。本文以某項目為例加以分析。
6.1項目概況
某新建鐵路，全長377.97km，線路穿行于云貴高原區(qū)與長江中下游平原區(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1200m，地形十分困難，控制性工程多。區(qū)內出露Z∽Q地層，巖性主要為碳酸鹽。線路所經地區(qū)大部分為山嶺重丘區(qū)，除起點和終點附近工程用砂可采用長江河砂(來自洞庭湖)外，其余均為缺砂地區(qū)。全線路基土石方4581.0萬斷面方，擋土墻97.24萬圬工方，橋梁182座56540延長米，隧道113座224040延長米，房屋156344m2。
6.2技術經濟分析
該項目工程用砂總量約659.1萬方(不含簡支梁)，扣除特殊結構橋梁梁部圬工用砂量，扣除其他高標號砼(C40)圬工用砂量，初步估算使用機制砂的量約為461.4萬方。下面我們按三種供料方式分析其技術經濟指標(汽車運價率按0.506元/t.km計列)(1)機制砂由附近采石場供應根據歷次外業(yè)調查資料，計算如下：
�、偬烊簧埃浩骄\距120km，平均購買價65元/m3;則工地價為65元/m3+120km0.506元/t.km1.58t/m3=160.9元/m3;
�、跈C制砂：平均運距12km，平均購買價58元/m3;則工地價為58元/m3+12km0.506元/t.km1.58t/m3=67.6元/m3;其單價差為160.9-67.6=93.3元/m3;可節(jié)省投資約：Q=461.4萬m393.3元/m3≌43048.6萬元。(2)施工單位自采按照鐵路工程現(xiàn)行定額和工料機水平分析，機制砂自采價為54.7元/m3，另購買山體費按2.0元/m3計列，平均運距12km。則工地價為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m3(160.9-66.3)元/m3≌43648.4萬元。
(3)利用隧道棄碴或路塹棄方按照鐵路工程現(xiàn)行定額和工料機水平分析，利用隧道棄碴或路塹棄方生產機制砂單價為53.1元/m3，平均運距按8km計列。則工地價為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m3(160.9-59.5)元/m3≌46785.9萬元。由此可見，采用機制砂能有效節(jié)省投資，降低工程造價。
7、結束語
近年來，國家加大鐵路工程、高速公路、市政建設等基礎設施的投入力度，天然河砂越來越緊缺，價格上漲較快，給工程投資帶來巨大壓力。而且運距較遠，有的項目因供砂困難影響到工程施工進度。使用機制砂不僅可以就地取材，節(jié)省投資，還可以有效帶動地方經濟，特別是利用隧道棄碴，還可以保護環(huán)境，變廢為寶。這都說明，機制砂的采用在缺砂地區(qū)的工程建設中具有巨大的社會價值和經濟價值，極具推廣意義。
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