摘要：本文對(duì)上海地區(qū)混凝土行業(yè)近期在用砂和粉煤灰的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，探究問(wèn)題出現(xiàn)的根源，列舉了出現(xiàn)的問(wèn)題，并試圖給出相應(yīng)對(duì)策。
關(guān)鍵詞：混凝土；細(xì)砂；機(jī)制砂；粉煤灰
1 引言
砂是工程建設(shè)中用量較大的原材料， 2008年上?；炷列袠I(yè)共生產(chǎn)混凝土5000萬(wàn)m³，據(jù)估計(jì)砂的使用量達(dá)到4000萬(wàn)t。砂質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)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(duì)砂的質(zhì)量的控制，不容忽視。
上海是我國(guó)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(zhǎng)年來(lái)，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(shù)， 2008年上海粉煤灰排放量603.52萬(wàn)噸，利用量576.94萬(wàn)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(wèn)題的提出
為了徹底解決長(zhǎng)江河道上亂采亂挖江砂對(duì)千里江堤帶來(lái)的隱患，沿江的安徽、江西、湖北等省根據(jù)國(guó)務(wù)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(zhǎng)江河道上采砂。目前除少數(shù)偷挖的船只外，長(zhǎng)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(shè)的蓬勃發(fā)展，沿江各地和上海一樣，對(duì)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(wú)序的亂挖亂果造成的浪費(fèi)，長(zhǎng)江砂的資源已日益減少。上海用砂向來(lái)以長(zhǎng)江砂為主，每遇禁采行動(dòng)，用砂供求緊張，而且優(yōu)質(zhì)砂還往往有價(jià)無(wú)貨?，F(xiàn)在長(zhǎng)江流域的內(nèi)向砂以及來(lái)自于閩江、溫州、贛江等地的黃砂，雖使建設(shè)工程用砂在數(shù)量上基本得到滿足，但由于產(chǎn)地來(lái)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(shí)，市場(chǎng)上的供求矛盾依然存在，所以較難適應(yīng)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(shù)來(lái)配制商品混凝土;九十年代開始為滿足高泵程以及長(zhǎng)運(yùn)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(shù)來(lái)開發(fā)大流動(dòng)易泵商品混凝土；進(jìn)入新世紀(jì)，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(lái)源于上海的燃煤電匯據(jù)統(tǒng)計(jì)上海目前共有16家燃煤電匯總裝機(jī)容量為1063.4萬(wàn)千瓦。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)入，加上煤炭?jī)r(jià)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(diǎn)I刻，目前上海地區(qū)粉煤灰供不應(yīng)求的現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)生。
3 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(xiàng)檢查，抽取的70組建筑用砂樣品檢測(cè)結(jié)果表明，混凝土用砂質(zhì)量狀況欠佳。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 51組天然砂樣品中有35組標(biāo)稱為中砂、有12組標(biāo)稱為細(xì)砂、4組標(biāo)稱為特細(xì)砂。
如圖1所示，標(biāo)稱為中砂的樣品中不符合中砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的有11組，其中細(xì)度模數(shù)不合格的有9組，級(jí)配不入?yún)^(qū)的5組(其中3組細(xì)度模數(shù)也不合格)，不合格率為31.4%。
圖1 中砂抽查情況示意圖
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(xì)度模數(shù)不合格5組， 級(jí)配不入?yún)^(qū)7組(其中3組細(xì)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(wèn)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(duì)礦山廢棄渣的利用，加工成的機(jī)制砂緩和了混凝土生產(chǎn)需求，但是機(jī)制砂石粉、含泥量對(duì)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(jī)制砂和天然細(xì)砂混合成細(xì)骨料后，不進(jìn)行混凝土生產(chǎn)質(zhì)量驗(yàn)證，也不進(jìn)行使用前的質(zhì)量復(fù)檢，導(dǎo)致不合格的混合砂用于生產(chǎn)。有的企業(yè)使用細(xì)砂與機(jī)制砂配制棍合砂時(shí)，僅根據(jù)兩種砂的細(xì)度模數(shù)確定溫合比例，而沒(méi)有對(duì)摻加比例進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)驗(yàn)證[41，導(dǎo)致砂用量的不合理。
3.1.2混合工藝條件難以保證混合效果
由于筒倉(cāng)數(shù)量、計(jì)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(cāng)儲(chǔ)存、單獨(dú)計(jì)量、均勻混合的條件，有些企業(yè)混合砂用鏟車計(jì)量，而且混合效果差，離散、分層明顯也未采取技術(shù)措施，細(xì)度無(wú)法達(dá)到中砂的標(biāo)準(zhǔn)，不符合標(biāo)準(zhǔn)顆粒級(jí)配區(qū)I呵。圖3所顯示的是某棍凝土生產(chǎn)企業(yè)特細(xì)砂與中砂混堆，未分別儲(chǔ)存的情況。
3.1.3使用特細(xì)砂缺少技術(shù)措施
有的企業(yè)缺少針對(duì)特細(xì)砂的技術(shù)措施，在質(zhì)量控制上具有很大的盲目性。如對(duì)建筑用砂未做到按批檢測(cè)，未經(jīng)驗(yàn)證就使用特細(xì)砂，對(duì)特細(xì)砂沒(méi)有制定驗(yàn)收和復(fù)試規(guī)定，造成混凝土質(zhì)量波動(dòng)大， 28天標(biāo)準(zhǔn)齡期的試塊抗壓強(qiáng)度偏低[4]。
3.2粉煤灰
盡管粉煤灰在上海地區(qū)已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，但是依然有生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于粉煤灰作用認(rèn)識(shí)模糊，出現(xiàn)的問(wèn)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(yīng)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(shí)供不應(yīng)求，產(chǎn)生了棍凝土生產(chǎn)企業(yè)排隊(duì)搶灰的現(xiàn)象，給不合格粉煤灰提供了滋長(zhǎng)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(wèn)題就表現(xiàn)為細(xì)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(guò)仔細(xì)的復(fù)試就使用，生產(chǎn)出的坦凝土性能與原配合比設(shè)計(jì)的差異較大。
3.2.2沒(méi)有粉煤灰時(shí)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(xí)慣于混凝土中摻加粉煤灰，在缺少粉煤灰時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)表現(xiàn)出不適應(yīng)性。部分企業(yè)為了保證強(qiáng)度，用水泥直接代替粉煤灰，又未及時(shí)調(diào)整減水劑，為了達(dá)到原有的胡落度就直接加水，導(dǎo)致水灰比增大，結(jié)果強(qiáng)度反而下降。
3.2.3粉煤灰相關(guān)技術(shù)沒(méi)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(yīng)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(dá)到節(jié)約成本的效果，因而在技術(shù)上體現(xiàn)出的只是簡(jiǎn)單的材料復(fù)合，未能從對(duì)混凝土性能的改善角度進(jìn)行挖掘，未從原料選型、物化性能的最佳匹配、效應(yīng)發(fā)揮最大化以及從混凝土配比應(yīng)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(duì)策研究
4.1砂
4.1.1增加復(fù)試的力度
對(duì)原材料的準(zhǔn)確定位是正確使用的前提，很多企業(yè)亂用錯(cuò)用不滿足要求的砂，與它們對(duì)原材料復(fù)試的力度不夠不無(wú)關(guān)系。砂的質(zhì)量是有波動(dòng)性的，砂石料供應(yīng)商將與質(zhì)保書要求不符的砂摻在合格砂中供應(yīng)的情況時(shí)有發(fā)生，增加復(fù)試的力度，加大復(fù)試的頻次，可以及時(shí)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(biāo)準(zhǔn)要求
很多企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解深度不夠，往往忽視了某些指標(biāo)的要求，如:大部分混凝土生產(chǎn)企業(yè)都知道細(xì)度是建筑用砂的重要指標(biāo)，卻忽視了顆粒級(jí)配的人區(qū)問(wèn)題，這就出現(xiàn)了使用特細(xì)砂和粗砂溫合后，細(xì)度達(dá)到要求，級(jí)配嚴(yán)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(jī)制砂時(shí)，對(duì)石粉含量不重視，使用石粉含量高的機(jī)制砂，生產(chǎn)出的混凝土強(qiáng)度和性能下降較多。
4.1.3完善設(shè)備，技術(shù)跟進(jìn)
實(shí)際表明，僅依靠砂石料供應(yīng)商自行混合或用鏟車在堆場(chǎng)混合，是很難保證掘合砂的混合均勻程度，砂的質(zhì)量波動(dòng)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(cāng)儲(chǔ)存、單獨(dú)計(jì)量，試驗(yàn)室有相應(yīng)的試驗(yàn)來(lái)支持，混合后的混合砂是完全能夠滿足生產(chǎn)需要的。對(duì)于生產(chǎn)中使用混合砂的企業(yè)，試驗(yàn)室做好配合比設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和優(yōu)化工作，使用混合砂的溫凝土質(zhì)量是能夠達(dá)到要求的。
4.1.4開拓新砂源
長(zhǎng)期以來(lái)，上海堅(jiān)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(xì)砂和機(jī)制砂逐漸被應(yīng)用到上?；炷列袠I(yè)的生產(chǎn)中，細(xì)砂和機(jī)制砂已經(jīng)成為新砂源。機(jī)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(guó)的貴州、云南等省應(yīng)用較普遍。貴州早在1979年就出臺(tái)了《山砂混凝土技術(shù)規(guī)程：)20世紀(jì)90年代以來(lái)，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(dòng)了人工砂的研究。經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐證明，使用機(jī)制砂在經(jīng)濟(jì)上是合理的，技術(shù)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，海砂便可作為建設(shè)工程材料用砂予以開發(fā)利用。上海長(zhǎng)期來(lái)禁止在建設(shè)工程中使用海砂，為保證建設(shè)工程的質(zhì)量起了無(wú)可估量的作用。但是海砂顆粒級(jí)配比較合理，眾所周知，合理的級(jí)配可以得到流動(dòng)性好，均勻密實(shí)的混凝土，同樣條件下還能達(dá)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(yīng)該說(shuō)海砂也是可持續(xù)發(fā)展的材料之一[1]。
除此以外，特細(xì)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(xì)砂，特細(xì)砂在我國(guó)其他天然中砂稀缺的省份已有應(yīng)用，從使用效果來(lái)看，是可以滿足工程建設(shè)的要求的。有研究院l表明使用特細(xì)砂不僅能拌制普通混凝土，還能拌制高強(qiáng)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(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)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(guān)，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范是衡量粉煤灰產(chǎn)品質(zhì)量的尺度，嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作用認(rèn)識(shí)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(rèn)識(shí)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(biāo)，配比中摻量也較為保守，在保證強(qiáng)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(qiáng)度。用戶也不能理解粉煤灰的應(yīng)用效果，而僅認(rèn)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(guān)技術(shù)
只有充分理解了使用粉煤灰對(duì)混凝土新拌性能、中長(zhǎng)期力學(xué)性能的發(fā)展，尤其是對(duì)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(dòng)力去接受這個(gè)新技術(shù)的推廣所帶來(lái)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的雙重效益。對(duì)于商品混凝土而言，根據(jù)用戶對(duì)棍凝土材料的要求，選用合適的粉煤灰材料及其摻量，進(jìn)而最大化滿足其性能的實(shí)現(xiàn)，是粉煤灰在混凝土中應(yīng)用發(fā)展的重要趨勢(shì)，如根據(jù)混凝土所處的環(huán)境荷載及相應(yīng)要求，采用摻加粉煤灰或與礦粉復(fù)摻技術(shù)等等問(wèn)。
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(wèn)題，是混凝土傳統(tǒng)原材料資源日益稀缺的表現(xiàn)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)原材料進(jìn)行把關(guān)可以避免以上砂和粉煤灰問(wèn)題的出現(xiàn)。但實(shí)施和推廣新技術(shù)，利用其他資源來(lái)拓展原材料來(lái)源才能從根本上解決問(wèn)題，這也是混凝土行業(yè)發(fā)展的必然之路。
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[作者簡(jiǎn)介]陳剛， 1983年生，碩士，現(xiàn)為上海市建筑科學(xué)研究院建材所科研人員。主要研究方向?yàn)椋夯炷良夹g(shù)、混凝土生產(chǎn)控制等。
