南宁市混凝土企业建设用砂现状研究.pdf

2 0 1 5年 第 1 1期 (总 第 3 1 3 期) N u mb e r 1 1 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 1 3 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 预拌混凝土 READY M I XED CONCRE TE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 5 1 1 0 2 4 南 宁市混凝土企 业建设用砂现状研 究 孙昕 ，冯庆革 。乔永平 ， 王羰 ， 杜克 ( 1 广西大学 环境学院 广西高校环境保护重点实验室， 广西 南宁 5 3 0 0 0 4； 2 广西建设工程质量安全监督总站，广西 南宁 5 3 0 0 2 2 ； 3 南宁市建筑管理处， 广西 南宁 5 3 0 0 2 3 ) 摘要： 以广西壮族 自治区南宁市及周边区域的 1 2 组机制砂样本和 2 2家混凝土公司的混合砂样本为研究对象， 考察了该地区 机制砂主要的生产工艺、 原材料的矿物组成以及机制砂和混合砂 的基本性能。 结果表 明： 南宁及周边地 区用于生产机制砂的原 材料主要是石灰石和卵石 ， 其中石灰石约 占6 7 ； 制砂工艺主要为干法 ， 但其工艺路线组成优劣不均， 致使机制砂成品质量参差 不齐 ， 各项性能指标数据波动较大， 合格率仅为 5 8 3 ； 按照不同的质量比人工“ 调配” 而成的混合砂 ， 各项性能指标均符合 G B T 1 4 6 8 4 2 0 1 1 建设用砂 标准的要求且各项性能指标波动较小。 关键词 ： 机制砂 ； 混合砂； 石灰石粉 中图分类号： T U 5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 0 8 8 0 3 Re s e a r c h o f p r e s e n t s i t u a t i on o f s a n d f o r c on s t r u c t i o n a mo n g t h e c o mme r c ia l c o n c r e t e c omp a n i e s i n N a n n i n g S U N F E NG Q i n g g e ， Q I A0 Y o n g p i n g。 ， WANG Y i ， DU Ke ( 1 Ke y La b o r a t o r y o f E n v i r o n me n t a l P r o t e c t i o n o f G u a n g x i P r o v i n c e S c h o o l o f E n v i r o n me n t ， Gu a n g x i Un i v e r s i t y， Na n n i n g 5 3 0 0 0 4 C h i n a ： 2 Gu a n g x i Co n s t r u c t i o n E n g i n e e ri n g Qu a l i t y a n d S a lt y S u p e r v i s i o n Ce n a l S t a t i o n， Na n n i n g 5 3 0 0 2 2 ， Ch i n a ； 3 Na n n i n g Ar c h i t e c t u r a l Ad mi n i s t r a t i v e Offic e ， Na n n i n g 5 3 0 0 2 3， C h i n a ) Abs t r aC t ： Sa mp l e s f r o m Na nn i n g c i t y a n d s u r r o u n d i n g a r e a s， i n c l u d e 1 2 ma n uf a c t u r e d s a nd a n d 2 2 mi xs a n d f r o m c o mme r c i a l c o n c r e t e c o m p a n i e s w e r e c h o s e n a s t h e o b j e c t o f t h e r e s e a r c h T h e m a i n p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y a n d m i n e r a l c o mp o s i t i o n o f r a w m a t e r i a l s o f ma n u f a c t u r e d s a n d， a s we l l a s t h e b a s i c p r o pe r t i e s o f ma n u f a c t u r e d s a n d a n d mi xs a n d we r e i n v e s t i g a t e d Re s u l t s s ho we d t h a t t h e k i nd s o f r a w ma t e ria l s u s e d i n t h e p r o d u c t i o n o f ma n u f a c t u r e d s a n d a r e ma i n l y l i me s t o n e o r p e b b l e s i n the a r e a， the k i n d o f l i me s t o n e c o u l d c o u n t f o r 6 7 The p r o d u c t i o nt e c h n o l o g y o f ma n u f a c t u r e d s a n d ma i n l y wi t h d r y p r o c e s s ， b u t t h e d i f f e r e n c e of r o u t e c o mp o s e d r e s u l t e d i n t h e pe r f o r ma n c e o f ma n u f a c t u r e d s a n d i s u ne v e n， o n l y 5 8 3 o f pr o d u c t s we r e q u a l i f i e d Th e mi xs a n d wi th p r o p o rti o n o f d i f f e r e n t q ua l i t y i t s p e r f o r man c e we r e c o n s i s t e n t wi th th e s mn d a r d o f“s a n d for c o n s t r u c t i o n” GB T 1 46 8 4 2 01 1 wi th l e s s v o l a t i l e K e y wo r d s： ma n u f a c t u r e d s a n d ； mi xs a n d： l i me s t o n e p o wd e r 0 引言 近年来 ， 机制砂在我 国建设用砂 中所 占的 比例与 日俱 增 ， 一方 面归因于天然砂的供给量无法满足 市场需求 ， 亟 需寻找天然砂 的替代品 ； 另一方 面是科研工作 者对机制砂 有 了一定 的研究” ， 其性质对混凝土性能 的影 响有 了较 为深入 的了解 ， 为机制砂 的生产 和使用奠定 了良好 的理论 基础 ； 同时， G B T 1 4 6 8 4 _2 0 1 1 建设 用砂 标准对机制砂 的各项性能指标有了非常 明确和严格 的规定 ， 为机制砂 的 生产和使用起 到了积极的推动作用 。 机制砂的生产工艺有干法制砂工艺 、 湿法制砂工艺 和 半干法制砂 工艺三种 。 。 其 中干法制 砂工艺 以其技术 成熟 、 生产线组装灵活 、 产品性质稳定 等诸 多优点成为 目 前机制砂生产的主要的技术工艺 。 但是生产工艺路线组成 的较大差异和原材料 的差异 ， 导致同一地区成 品之间 的差 异较为明显。 为了满足标准规范要求 ， 混凝 土公 司往往将 不 同类别 的机制砂 或机制砂与天然砂按 照一定 的 比例制 成混合砂使用 。 目前， 广西南宁地 区机 制砂 占建设用砂的 比例高达 8 3 ， 根据预测 ， 到 2 0 1 8 年南宁市建设用砂 的需 求量将由 目前的 8 5 8 万 t 升至 1 5 0 0万 t ， 而以南宁市现在 的机制砂的产能是无法满足未来市场的需求。 故本研究以 目前南宁市建设用砂现状为研究对象 ， 研究该地区机制砂 主要的生产工艺 、 原材料 的矿物组成 以及机制砂和混合砂 的基本性能情况 ， 以期对未来的机制砂生产和使用产生积 极作用。 1 原材料和试验方 法 1 1 试验原材料 选择南宁市周边地区的 1 2 组 机制砂生产商的成品样 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 1 1 8 基金 项 目 ： 国家 自然科学 基金项 目( 5 1 3 6 2 0 0 3 ) ； 广西 自然科学基金重大 项 目( 2 0 1 2 G X N S F E A 0 5 3 0 0 2 ) ； 广西千亿元 产业重 点科技 攻关 项 目( 桂 科攻 1 2 1 l 8 0 1 4 3 A， 桂科攻 1 2 1 1 8 0 2 3 2， 桂科攻 1 2 1 1 8 0 1 41 B ) 8 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 本和 2 2 家混凝土公司的混合砂成品样本。 1 2试 验 方 法 ( 1 ) 原材料主要矿物组成测试 取 1 2组机制砂样 品研磨后 过 1 0 0目的筛 子 ， 烘至恒 重 ， 使用 x射线衍射仪 ( 丹东通达仪器有 限公 司生产 x射 线衍射仪 ) 测定原材料 中的主要矿物。 ( 2 ) 机制砂 与混合砂基本性能 的测定 根据 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用砂 标准， 测定机制 砂样 品的石粉含量 、 泥块 含量 、 细度模数 、 MB值 、 表 观密 度 、 堆积密度 、 空隙率。 2 研 究结果与分析 2 1 南宁市机制砂场生产原材料情况 按照原材类别区分 ， 目前南 宁的机制砂主要分为卵石 。 S i O F - C a C O I 一 一E ： C a C O 1 。 C a (M g ,F e O )C Q l J C Ca CO L B C a C O I A l 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 2 0 ( 。 ) ( a ) 机制砂和 石灰 石机 制砂 ， 图 1为 l 2组机 制砂 原 材料 的 X R D测试结果 ， 结果 表 明这些 原材料 的矿物 组成主 要是 C a C O 和 S i O 两 种 ， 其 中 6 7 原 材 料 的 主 要 矿 物 是 C a C O ， 这部分材料就是石灰石 。 这主要有两方面的原因 ： 首先 ， 广西地区的水成岩分布最广 ， 约 占全区面积 的 8 8 ， 而水成岩 的主要两大类别就是石 灰岩和石英岩 ， 这样 原材 料 的选择就 比较单一 ， 稳定性较好 ； 其次 ， 由于石英岩的硬 度要高于石灰岩 ， 在其 他条件相 同的情况 下， 破 碎石英岩 的成本要高于石灰岩 ， 这导致生产商更倾 向选择石灰 岩做 生产的原材料 。 2 2 南宁市机制砂 与混合砂 的基本性能情 况 按照最新 的 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用砂 标准 的要 求 ， 分别对 1 2组机制砂和 2 2组混合砂 进行 了 7项性能 的 测试 ， 结果列于表 1和表 2 。 Ca CO Ca CO3 一 s P I Ca CO s i9 I 1 0 20 3 0 4 0 50 60 7 0 2 0 ( 。 ) f b ) 图 1 南宁市 1 2组机制砂原材料 X R D衍射图 表 1 南宁市 1 2组机制砂基本性能 2 3结果与分析 2 3 1 制砂工艺和原材料对性能 的影响 机制砂 的原材料和生 产工艺方面对性 能 的最 大影响 是成 品中的石粉含 量 ， 由表 1的试验 结果可知 1 2组样 品 中石粉含量合格率仅为 5 8 3 ， 这 l 2 组机制砂中 ， 有 1 1 组 是干法制砂工艺 。 典 型的干法制砂工艺需 要经过“ 三级筛 分 、 三级破碎 ” ， 但在实际生产过程 中， 生产方资金的投 入和工艺路线 的组成等诸多原 因 ， 造成 干法制砂工艺 的优 良和对原材料 的适应性差别较 大 ， 最终导致不 同成 品中各 项性能测试数据有了较大的波动甚至不达标 ， 因此 出现机 制砂的原材料相同 ， 工艺相似但性能却相差较大的现象 。 在机制砂 的原材料 中， 卵石 经过流水 长时 间的冲刷 ， 表面 比较光滑 、 洁净 ， 在使用前不需要 除土 ， 成 品中的泥块 含量也 比较低 ； 石灰石有 所不 同， 石灰石 多处 于泥 土或草 皮覆盖之下 ， 所以在生产前要进行相应 的除土处理 ， 此过 程无法将岩石表面的泥土和岩石缝 隙问的泥土彻底除净 ， 加之制砂工艺的差异 ， 除土程度优劣 不均 ， 导致大部分 的 石灰石机制砂中会有不定量的泥块 。 2 3 2 均值和标准偏差 从表 1 和表 2的数据可知 ， 机制砂中石粉含量的合格 率是 5 8 3 ， 而混 合砂 是 1 0 0 ， 机 制砂 中粗 砂 的 比例是 3 3 _ 3 ， 混合砂 中粗砂 的比例是 2 2 7 ， 其他各项指标无论 是机制砂还是混合砂均满足标准要求 ， 差别不大。 但是 ， 我 们计算了机制砂和混合砂中的各项指标的均值和标准差 ( 表 3所示) 。 从表 3各项指标 的平均值来看 ， 机制砂与混 合砂有 了较为明显的差异 ， 其 中机制砂 的石粉含量和泥块 含量均值是混合砂的2倍左右； 细度模数、 MB值和空隙 率的平均值 ， 机制砂要小于混合砂 ， 而表观密度和堆积密 89 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2 南宁市 2 2家混凝土公司混合砂基本性能 度 ， 机制砂要大于混合砂； 在各项指标的标准差方面， 机制 砂 的各项性能 的标准 差均大于 昆 合砂 ， 表 明石 粉含量 、 泥 块含量 、 堆积密度 、 表观密度四项指标波动较大 ， 表 明南宁 市及周边地 区机制砂 的品质参差不齐。 相较 而言 ， 混合砂 是混凝土公司通 过试验 ， 调配 出各项性 能均符 合 国家标 准 ， 这样人为的控制 ， 就大大的降低了数据的波动性 。 表 3 机制砂与混合砂各项性能指标均值和标准差 以上结果表 明， 只有优化机 制砂 生产工艺 ， 加强 机制 砂生产的监督管理 ， 才能提高机制砂 成品质量 ， 降低机 制 砂生产的环境负荷 ， 以满足未来建设用砂市场的迅猛需求 和环境需要 。 3 结 论 ( 1 ) 南宁市周边地区用于机制砂生产 的原材料主要是 石灰石和卵石 。 ( 2 ) 南宁市周边地区主要制砂工艺是干法制砂工艺， 但工艺路线组成优劣不均 ， 导致各项性能指标数据具有较 大的波动 ， 机制砂成品质量差异显著 ， 合格率仅为 5 8 3 。 ( 3 ) 只有经过人工调配的混合砂其各项性能指标均能 满足 G B T 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用砂 标准 的要 求 ， 且数据 波动较小 ， 产品性能相对稳定。 9 0 参考文献 ： 1 李北星， 周明凯， 蔡基伟， 等 机制砂中石粉对不同强度等级混 凝土性能的影响研究 J 混凝土， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 5 1 5 7 2 李婷婷， 王稷良， 郑国荣， 等 机制砂中石粉含量对混凝土抗渗 性能的影响 J 混凝土 ， 2 0 0 9 ( 3 ) ： 3 5 3 7 3 贺图升， 同明凯， 李北星， 等 石粉对机制砂混凝土拌合物泌水 率的影响 J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 5 8 6 0 - 4 3阳宴 机制砂的石粉含量对 C 3 0泵送混凝土性能的影I I - J 武汉理工大学学报 ， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 4 4 4 6 5 马烨红 ， 吴笑梅 ， 樊粤明 石灰石粉作掺合料对混凝土工作性 能的影l l - J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 5 6 5 9 - 6 1冯厌革 ， 杨阳， 乔永平 ， 等 石灰石粉 一 粉煤灰 一矿粉多元复掺 对混凝土性能的影l I - J 混凝土， 2 0 1 4 ( 8 ) ： 6 8 7 0 - 7 1 B O N A V E T T I V， D O N Z A H， R AH H A L V， e t a 1 I n fl u e n c e o f i n i fi a l c u rin g o n t h e p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e c on t a i n i n g l i me s t o n e b l e n d e d c e m e n t J C e m e n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 0 ， 3 0 ： 7 0 37 0 8 8 ME N E N D E Z G， B O N A V E T H V， I R A S S A E F S t r e n g th d e v e l o p me n t o f t e r n a r y b l e n d e d c e me n t wi t h li me s t o n e fil l e r a n d b l a s tf ur n a c e s l a g - J C e m e n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 3 ， 2 5 ： 6 1 6 7 9 邵建锋 高品质机制砂大规模生产工艺和质量控制技术研究 J 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 1 4 4 1 4 6 1 o 游秋波 干法生产加工机制砂关键技术 J 城市道桥与防洪 ， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 1 6 7 1 6 9 1 1 孙江涛， 马洪坤， 麦伟雄， 等 机制砂生产工艺及设备选型研究 J 建材世界 ， 2 o 1 2 ( 3 ) ： 6 1 6 4 第一作者 ： 孙昕( 1 9 8 8一 ) ， 男 ， 硕士研究生。 联系地址： 广西大学环境学院( 5 3 0 0 2 3 ) 联 系 电话 ： 1 8 5 7 7 2 9 0 0 5 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m