林添興

（科之杰新材料集團(tuán)有限公司）

0 前言

我們國(guó)家這十幾年連續(xù)的大規(guī)模基建及房地產(chǎn)市場(chǎng)的旺盛發(fā)展，導(dǎo)致全國(guó)各地河砂資源日益匱乏，各地政府主管部門相繼出臺(tái)河砂限采令，使全國(guó)各地的機(jī)制砂得以逐步推廣使用；另一方面，國(guó)家及地方環(huán)保部門不斷加大對(duì)砂石礦山的環(huán)保督察力度，機(jī)制砂的市場(chǎng)供應(yīng)并不太穩(wěn)定，質(zhì)量參差不齊，對(duì)混凝土性能和質(zhì)量造成極大的影響。

機(jī)制砂質(zhì)量對(duì)混凝土的性能有很大的影響。在國(guó)標(biāo)《建設(shè)用砂》GB/T 14684-2011 和行標(biāo)《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》JGJ 52-2006 中，對(duì)機(jī)制砂的各項(xiàng)性能及其試驗(yàn)方法有明確的規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的指標(biāo)是針對(duì)機(jī)制砂的具體性能進(jìn)行衡量和評(píng)價(jià)的，但在一個(gè)地區(qū)區(qū)域范圍內(nèi)，通常都有幾個(gè)甚至多個(gè)砂石場(chǎng)，可能也有專門的機(jī)制砂生產(chǎn)廠，那如何評(píng)價(jià)某個(gè)地區(qū)或某一個(gè)砂場(chǎng)機(jī)制砂整體的質(zhì)量呢？

對(duì)某一個(gè)地區(qū)或某一個(gè)砂場(chǎng)機(jī)制砂的整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)這個(gè)課題，一個(gè)重要的思路，是建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。單個(gè)的機(jī)制砂樣品其質(zhì)量是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試的，而對(duì)一個(gè)地區(qū)多個(gè)砂場(chǎng)的機(jī)制砂整體質(zhì)量或?qū)σ粋€(gè)砂場(chǎng)其連續(xù)生產(chǎn)的多批次機(jī)制砂的整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，就需要建立一個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。在實(shí)際操作時(shí)，作者以公司在全國(guó)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為依托，對(duì)全國(guó)多個(gè)省市的機(jī)制砂進(jìn)行抽樣，對(duì)抽樣的機(jī)制砂樣品按照《建設(shè)用砂》GB/T 14684-2011 的規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)性能的檢測(cè)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，從機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)、MB 值、石粉含量和壓碎值這四項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，分別建立這四項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)公式，建立各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目并分別設(shè)置權(quán)重，從而得出機(jī)制砂這四項(xiàng)指標(biāo)的各自評(píng)分，再根據(jù)綜合評(píng)價(jià)公式得出機(jī)制砂這四項(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)分，作為衡量某個(gè)地區(qū)或某一個(gè)砂場(chǎng)機(jī)制砂整體質(zhì)量的參考指標(biāo)。

1 機(jī)制砂來源分布

本次抽樣的機(jī)制砂涵蓋了福建、海南、廣東、重慶、貴州、河南、陜西、浙江、江西、湖南等10 個(gè)省市，抽樣數(shù)量共251 個(gè)，樣品來源分布數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 機(jī)制砂來源分布

2 機(jī)制砂質(zhì)量測(cè)試結(jié)果與分析

2.1 化學(xué)成分分析

機(jī)制砂由巖石破碎制成，因此，機(jī)制砂的性能受到其母巖特性的影響。對(duì)從福建、海南、廣東、浙江、湖南、江西、河南等幾個(gè)省份抽樣的51 個(gè)機(jī)制砂樣品進(jìn)行了化學(xué)成分檢測(cè)分析，測(cè)試結(jié)果如圖1～圖7。

從圖1～圖7 的數(shù)據(jù)可以看出，幾個(gè)省份的機(jī)制砂化學(xué)成分差別還是很大的：

圖1 福建地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖2 浙江地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖3 廣東地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖4 海南地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖5 湖南地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖6 江西地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

圖7 河南地區(qū)機(jī)制砂主要成分分析

⑴福建和浙江的機(jī)制砂以二氧化硅為主要成分，但福建地區(qū)機(jī)制砂二氧化硅的含量普遍比浙江的要高一些；

⑵廣東抽樣的10 個(gè)機(jī)制砂樣品，有8 個(gè)機(jī)制砂樣品以二氧化硅為主要成分，另有2 個(gè)樣品其二氧化硅和氧化鈣含量都比較高；海南的6 個(gè)機(jī)制砂樣品，其主要成分中，二氧化硅和氧化鈣的含量都比較高；

⑶湖南抽樣的8 個(gè)機(jī)制砂樣品，有6 個(gè)樣品以氧化鈣為主要成分，2 個(gè)樣品以二氧化硅為主要成分；江西抽取的5 個(gè)機(jī)制砂樣品，有2 個(gè)樣品以氧化鈣為主要成分，2 個(gè)樣品以二氧化硅為主要成分，1 個(gè)樣品以二氧化硅和氧化鈣為主要成分；

⑷河南抽樣的8 個(gè)機(jī)制砂樣品，有6 個(gè)樣品以氧化鈣為主要成分，2 個(gè)樣品以二氧化硅和氧化鈣為主要成分。

2.2 細(xì)度模數(shù)分析

對(duì)從10 個(gè)省市抽取的251 個(gè)機(jī)制砂樣品進(jìn)行篩分和細(xì)度模數(shù)分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2。

從表2 可以看出：

表2 機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

⑴所抽取的251 個(gè)機(jī)制砂樣品，平均細(xì)度模數(shù)達(dá)到3.0，細(xì)度模數(shù)超過3.1 的粗砂占比高達(dá)40%，表明這些地區(qū)的機(jī)制砂整體顆粒偏粗；

⑵細(xì)度模數(shù)均值超過3.1 的省市有海南、湖南、河南，均值為3.2，機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)最大值超過3.5 的省份有海南、湖南、河南、江西，其中海南的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)最大，高達(dá)3.8。

為了較為系統(tǒng)地對(duì)某地區(qū)機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)總體狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，作者嘗試從Mx 均值、粗砂占比、Mx≥3.5 占比、Mx 最大值、Mx 最小值五個(gè)方面對(duì)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)這個(gè)維度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)分得出該省市機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)指標(biāo)的好與差。建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：

⑴P=20%×（P1+P2+P3+P4+P5）

⑵P1=100－|(Mx－2.75)/2.75×100|

⑶P2=100－粗砂占比

⑷P3=100－Mx≥3.5 占比

⑸P4=100－(Mx最大-2.75）/2.75×100

⑹P5=100－(2.75－Mx最?。?2.75×100

上述公式中，P 是細(xì)度模數(shù)指標(biāo)的最后評(píng)分總和，Pi是上述5 個(gè)方面的單項(xiàng)評(píng)分。在GB 8076-2008 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定試驗(yàn)用砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.6～2.9[1]之間，因此取中值2.75 作為最佳細(xì)度模數(shù)。根據(jù)以上評(píng)價(jià)公式，得出所抽樣省市機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)綜合評(píng)分結(jié)果如表3。

表3 機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果

根據(jù)表3 數(shù)據(jù)，分析結(jié)果及建議如下：

⑴就細(xì)度模數(shù)的控制質(zhì)量來說，控制最好的省市依次是：重慶、廣東、福建，細(xì)度模數(shù)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果均在85分以上；控制最差的省份依次是海南、河南、湖南、江西，細(xì)度模數(shù)指標(biāo)評(píng)分結(jié)果均在75 分以下；

⑵機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)控制較差的省份，混凝土攪拌站在生產(chǎn)時(shí)要加強(qiáng)機(jī)制砂進(jìn)廠質(zhì)量控制，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)的變化，生產(chǎn)上注意及時(shí)調(diào)整砂率，建議配制一定比例的細(xì)砂，防止混凝土泌水離析，確?；炷梁鸵仔詽M足要求。

2.3 MB 值及石粉含量分析

對(duì)從10 個(gè)省市抽取的251 個(gè)機(jī)制砂樣品的MB 值及石粉含量進(jìn)行測(cè)試分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表4。

從表4 可以看出：

表4 機(jī)制砂MB 值及石粉含量檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

⑴所抽樣的251 個(gè)機(jī)制砂樣品，MB 值平均值達(dá)到1.7，MB 值超過1.4 的機(jī)制砂占比高達(dá)40%；其中，江西、海南、陜西、湖南、廣東等五個(gè)省份的機(jī)制砂MB 值均值超過1.4；

⑵所抽樣的251 個(gè)機(jī)制砂樣品，石粉含量平均值達(dá)到9.6%，石粉含量超過10%的機(jī)制砂占比高達(dá)42%；貴州、陜西、重慶、廣東、海南所抽樣的機(jī)制砂石粉含量均值超過10%；廣東、貴州、陜西、江西等四省的機(jī)制砂石粉含量最大值均超過20%；

⑶MB 值平均值小于1.4 同時(shí)石粉含量平均值低于10%的省份只有浙江、福建和河南，表明這些省份對(duì)機(jī)制砂的含泥量和石粉含量控制比較好；其余省份對(duì)機(jī)制砂含泥量和石粉含量的控制不甚理想，距離標(biāo)準(zhǔn)的要求還有差距。

為了較為系統(tǒng)地對(duì)某地區(qū)機(jī)制砂的泥粉含量總體狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，作者嘗試從MB 值均值、MB 值＞1.4 占比、MB 值最大值、石粉含量均值、石粉含量＞10%占比這五個(gè)方面對(duì)機(jī)制砂MB 值和石粉含量這個(gè)維度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)分得出該地區(qū)機(jī)制砂MB 值和石粉含量指標(biāo)控制的好與差。建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：

⑴P=20%×（P1+P2+P3+P4+P5）

⑵P1=100－(MB 值－1.4)/1.4×100，MB 值超過2.8本項(xiàng)計(jì)0 分

⑶P2=100－MB＞1.4 占比

⑷P3=100－（MB 值最大值－1.4）/1.4×100，MB 值超過2.8 本項(xiàng)計(jì)0 分

⑸P4=100-(石粉含量均值－10）/10×100

⑹P5=100－石粉含量＞10%占比

上述公式中，P 是MB 值和石粉含量指標(biāo)的最后評(píng)分總和，Pi 是上述5 個(gè)方面的單項(xiàng)評(píng)分。在GB/T 14684-2011 標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定機(jī)制砂的MB 值≤1.4 時(shí)，石粉含量≤10%[2]。因此，在評(píng)價(jià)時(shí)，以MB 值1.4 和石粉含量10%作為界限值。根據(jù)以上評(píng)價(jià)公式，得出所抽樣的各省市機(jī)制砂MB 值和石粉含量指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果如表5。

表5 機(jī)制砂MB 值及石粉含量指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果

根據(jù)表5 數(shù)據(jù)，分析結(jié)果及建議如下：

⑴機(jī)制砂MB 值及石粉含量指標(biāo)綜合評(píng)分超過80分的省份有浙江、福建、貴州，表明這些省份對(duì)機(jī)制砂的含泥量和石粉含量控制比較好；控制最差的省份依次是海南、陜西、江西、湖南、廣東，機(jī)制砂MB 值及石粉含量指標(biāo)綜合評(píng)分均低于60 分；

⑵MB 值控制較差和機(jī)制砂石粉含量較高的省份，混凝土攪拌站在生產(chǎn)時(shí)要加強(qiáng)機(jī)制砂進(jìn)廠質(zhì)量控制，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)機(jī)制砂MB 值和石粉含量的變化，及時(shí)調(diào)整配合比，預(yù)防混凝土強(qiáng)度下降、和易性變差、流動(dòng)性損失增大、裂縫和收縮增多等問題。

2.4 壓碎值指標(biāo)分析

對(duì)從10 個(gè)省市抽取的251 個(gè)機(jī)制砂樣品的壓碎值指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表6。

表6 機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析

從表6 可以看出：

⑴251 個(gè)機(jī)制砂樣品，單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值為23%，單級(jí)最大壓碎指標(biāo)＞30%的機(jī)制砂共40 個(gè)，占比15.9%，其中廣東省機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值32.0%；

⑵單級(jí)最大壓碎指標(biāo)＞30%的機(jī)制砂樣品數(shù)，廣東最多有20 個(gè)，占其抽樣總數(shù)的47%，其次為陜西，共9個(gè)，占其抽樣總數(shù)的41%；

⑶251 個(gè)機(jī)制砂樣品，總壓碎值均值為17.0%，其中，廣東省機(jī)制砂的總壓碎值均值最高，達(dá)23.5%，浙江為23.1%，陜西為21.8%；

⑷總壓碎值≥30%的機(jī)制砂樣品，陜西最多有5 個(gè)，占其抽樣總數(shù)的23%，其次是廣東有3 個(gè)，占其抽樣總數(shù)的7%，江西有1 個(gè)，占其抽樣總數(shù)的6%。

為了較為系統(tǒng)地對(duì)某地區(qū)機(jī)制砂的壓碎值指標(biāo)總體狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，作者嘗試從單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值、單級(jí)最大壓碎指標(biāo)＞30%占比、總壓碎值均值、總壓碎值＞30%占比這四個(gè)方面對(duì)機(jī)制砂壓碎值這個(gè)維度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)分得出該地區(qū)機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)控制的好與差。建立的評(píng)價(jià)指標(biāo)如下：

⑴P=25%×（P1+P2+P3+P4）

⑵P1=100－Ci/30%×100

⑶P2=100－單級(jí)最大壓碎值＞30%占比

⑷P3=100－C總/30%×100

⑸P4=100－總壓碎值≥30%占比

上述公式中，P 是壓碎值指標(biāo)的最后評(píng)分總和，Pi是上述4 個(gè)方面的單項(xiàng)評(píng)分，Ci 是單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值，C總是機(jī)制砂總壓碎值。在GB/T 14684-2011 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，機(jī)制砂的單級(jí)最大壓碎指標(biāo)≤30%[3]，在JGJ 52-2006 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，人工砂的總壓碎值指標(biāo)應(yīng)小于30%[4]。因此，在評(píng)價(jià)時(shí)，以單級(jí)最大壓碎指標(biāo)30%和總壓碎值30%作為界限值。根據(jù)以上評(píng)價(jià)公式，得出所抽樣的各省市機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果如表7。

表7 機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果

根據(jù)表7 數(shù)據(jù)，分析結(jié)果及建議如下：

⑴壓碎值指標(biāo)綜合評(píng)分70 分以上的省市有重慶、貴州和海南，表明這些省市的機(jī)制砂對(duì)壓碎值指標(biāo)控制相對(duì)較好；控制最差的省份依次是廣東、陜西、浙江，壓碎值指標(biāo)綜合評(píng)分均低于60 分；

⑵單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值超過30%及總壓碎值均值較高的廣東、浙江、陜西等地區(qū)，混凝土攪拌站在生產(chǎn)時(shí)要加強(qiáng)機(jī)制砂進(jìn)廠質(zhì)量控制，嚴(yán)格監(jiān)測(cè)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎指標(biāo)值的變化，防止混凝土出現(xiàn)強(qiáng)度質(zhì)量問題。

2.5 機(jī)制砂質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分析

為了全面系統(tǒng)地對(duì)某地區(qū)機(jī)制砂的總體質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，作者以細(xì)度模數(shù)、MB 值、石粉含量和壓碎值等四項(xiàng)指標(biāo)單項(xiàng)評(píng)分結(jié)果，建立這四項(xiàng)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)公式，根據(jù)綜合評(píng)分得出該地區(qū)機(jī)制砂總體質(zhì)量控制的好與差。建立的綜合評(píng)價(jià)公式如下：

P=25%×PMx+50%×PMB+25%×PCr

上述公式中，P 是機(jī)制砂的綜合評(píng)分結(jié)果，PMx是機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)單項(xiàng)評(píng)分，PMB是機(jī)制砂MB 值和石粉含量單項(xiàng)評(píng)分，PCr是機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)單項(xiàng)評(píng)分。根據(jù)以上評(píng)價(jià)公式，得出所抽樣的各省市機(jī)制砂綜合評(píng)分結(jié)果如表8。

表8 機(jī)制砂四項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果

根據(jù)表8 數(shù)據(jù)，分析結(jié)果及建議如下：

⑴四項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)分80 分以上的省市有浙江和福建，表明這些省市的機(jī)制砂總體質(zhì)量相對(duì)較好；總體質(zhì)量最差的省份依次是陜西、海南、江西，綜合評(píng)分均低于60 分；總體質(zhì)量控制較差的省份有廣東、湖南、河南，綜合評(píng)分均低于70 分；

⑵綜合評(píng)分結(jié)果最差和較差的省份，攪拌站應(yīng)注意對(duì)進(jìn)場(chǎng)機(jī)制砂質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，根據(jù)機(jī)制砂質(zhì)量波動(dòng)情況及時(shí)調(diào)整混凝土配合比，防止機(jī)制砂質(zhì)量波動(dòng)影響混凝土質(zhì)量，造成質(zhì)量隱患。

3 總結(jié)及建議

從所抽取的10 個(gè)省市的251 個(gè)機(jī)制砂樣品的測(cè)試及分析結(jié)果，得出如下結(jié)論和建議：

⑴全國(guó)各地機(jī)制砂的化學(xué)成分差異較大，有的以二氧化硅為主，有的以氧化鈣為主，有的二者兼而有之。一般來說，以氧化鈣為主要成分的機(jī)制砂和壓碎值指標(biāo)比較高的機(jī)制砂，石粉含量會(huì)比較高一些；

⑵從細(xì)度模數(shù)指標(biāo)來看，251 個(gè)機(jī)制砂樣品的細(xì)度模數(shù)平均值為3.0，屬于粗砂范圍的機(jī)制砂樣品數(shù)量占比40%，其中海南、湖南、河南三個(gè)省份所抽樣的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值達(dá)3.2，這些地區(qū)機(jī)制砂總體偏粗、級(jí)配較差；

⑶從MB 值和石粉含量指標(biāo)來看，機(jī)制砂MB 值均值≤1.4 同時(shí)石粉含量均值≤10%的省份只有浙江、福建和河南。所抽樣的251 個(gè)機(jī)制砂樣品石粉含量均值達(dá)9.6%，其中石粉含量＞10%的機(jī)制砂樣品數(shù)量占比達(dá)42%，MB 值＞1.4 的機(jī)制砂樣品數(shù)量占比達(dá)40%，表明所抽樣省市的機(jī)制砂行業(yè)對(duì)機(jī)制砂泥粉含量的控制總體比較不理想，機(jī)制砂泥粉含量超標(biāo)現(xiàn)象較為普遍；

⑷從機(jī)制砂壓碎值指標(biāo)來看，總體控制較好，廣東、陜西和浙江三省相對(duì)比較差，其中廣東省所抽樣的機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎指標(biāo)均值最高，達(dá)32.0%，總壓碎值指標(biāo)23.5%，在所抽樣的10 個(gè)省市中都是最高的；

⑸從機(jī)制砂四項(xiàng)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果來看，浙江和福建等省份的機(jī)制砂總體質(zhì)量最好，陜西、海南、江西等省份的機(jī)制砂總體質(zhì)量最差，廣東、湖南、河南等省份的機(jī)制砂總體質(zhì)量較差；

⑹從混凝土質(zhì)量控制的角度來分析，有必要在混凝土行業(yè)大力推廣精品機(jī)制砂、級(jí)配砂的生產(chǎn)。機(jī)制砂的生產(chǎn)需要規(guī)范化，從源頭上控制好機(jī)制砂的質(zhì)量，有助于減少后端混凝土產(chǎn)生的質(zhì)量問題，減少建筑工程的維護(hù)成本，提高混凝土行業(yè)的整體社會(huì)效益。