人工砂, 未来建筑砂的主角

当人们看到公路、大坝、机场、桥梁、楼宇等由混凝土浇筑的现代化建筑时, 常常感叹 时代的标志似乎由建筑材料来砌就。在品种繁多的建材中, 又是哪一种材料用量最多呢? 业 内人士告诉我们是砂石。混凝土及建筑砂浆中, 作为骨料的建筑用砂石, 一般来说, 1 吨水 泥要“消耗”5 吨砂石。我国年产水泥超过5 亿吨, 每年需要的建筑用砂石量其数量之大是 不言而喻的。

与建筑碎石稍有不同的是, 建筑砂是从产地如江滩或河床里采集沙子后, 经过简单的筛 选便可用于混凝土中。因此, 从严格意义上讲, 这些建筑用砂与大家熟知的水泥等建材不同 , 还不能完全说是工业产品。由于采集方法简易, 使用量又大, 产生经济效益快, 生产上马 容易, 所以说哪里有建设, 那里就有砂厂( 场) 。

全国现有上万家生产建筑砂的企业, 经营 者中国有、合资、集体、个体都有。砂石业基本上满足了经济建设的需要, 特别是改革开放 以来建筑市场快速发展的需要。 近些年来的建筑砂中, 已经有一定比例的通过机械加工的砂料替代了天然砂, 它的市场 前景为砂石、商品混凝土、机械等行业所关注, 与其相关的一些技术问题也引起专家及技术 人员见智见仁的看法。但有一点可以形成共识的, 那就是这种材料在建筑砂中的比例将越来 越大, 替代天然砂是必然的趋势。在最近修订的建筑用砂国标中, 人工砂条目第一次列入其 中。

材料: 是新, 是旧?

人工砂的名字, 虽然在业内听来还有点陌生, 但细一想还是熟悉的。沙子遍地都是, 可 不是都能用作建筑砂的。许多年来, 建筑砂多来自江河湖泊, 大多数适用于混凝土, 社会上 几乎无人对此会有异议。伴随经济建设的进程, 尤其是改革开放以来建设市场的繁荣, 对建 筑砂的需求猛增, 对于作为矿产资源的天然砂石, 无节制地采集状况不能再延续, 天然砂不 再是取之不尽用之不竭的了, 而是要从保护生态、环境及资源的观念出发, 寻找可持续利用 的材料来替代天然砂, 那就是人工砂。

其实一些缺少优质天然河砂或江砂的省份早就这么做了。如贵州、云南等省。一位从事 铁路桥梁工程专业的工程师介绍说, 他们在贵州施工, 混凝土所需的砂要从广西或湖南运来 , 为解决长运距加大成本的问题, 只有就地取材。该省在5 0 年代时, 本着因地制宜的原则 , 在工业与民用建筑中采用人工破碎的山砂, 一直延续至今。前些年, 一些原来天然砂资源 比较丰富的地区由于过量采集造成资源枯竭, 或是石材加工后的废弃料及大量金属、非金属 矿采矿的尾矿需要处理, 建筑用砂很自然转向了人工机制砂。

上海一个建筑单位在浙江湖州的石材企业, 近年来用加工过程中的边角料生产人工砂取得成功。天津西斯尔公司的混凝土搅拌站用的就是自己生产的人工砂。北京的人工砂在建筑用砂中也越叫越响, 采砂影响永定 河河道的防洪、解决碱- 集料反应问题及采砂后卵石的利用等因素促成了人工砂的发展。人工砂在缺少天然砂的地区已经普及应用, 有的还制订了地方法规。对其名称, 虽然各地叫法 不一, 如上海叫碎石砂, 广东叫石粉, 贵州叫山砂, 但这种经过加工的建筑用砂已经被市场 所接受, 至于为什么确定叫人工砂, 国标起草人说得直接, 主要是便于交流。 美国、英国、日本等国家使用人工砂有几十年的历史。在我国, 它可以说是一种传统材 料在快速发展的建筑市场中崛起的新材料, 新指的是有了新的定义, 新的标准及新的应用前 景。

石粉: 有利, 有弊?

人工砂生产过程中, 无论是矿石, 还是石屑、卵石, 在破碎筛分时都要产生部分石粉。 对于这些石粉在混凝土中的作用, 会不会影响混凝土强度? 作为混凝土骨料, 目前人工砂大 多生产C 3 0 、C 4 0 , 能不能生产C 6 0 以上混凝土? 业内人士对此有争议, 有些单位做 了许多试验和探索。目前看法大致集中在石粉的比例、砂当量及黏土成分含量的测试上。这 些争议反映出一个标准规范的问题。

我国建材业生产、科研人员经过长期实践, 早在1 9 7 9 年时就制订了建筑用砂标准, 到了1 9 9 3 年, 我国第一部建筑用砂石标准出台。标准规范了材料的应用, 保证了材料的 质量, 从而也保障了后序产品的质量。但那时还没有人工砂的标准, 这次在最近修订的建筑 用砂标准中列入人工砂品种, 对其石粉含量、含泥量, 以及细度模数等都作出规定, 这些规 定是在广泛吸取砂石生产、使用、质检单位意见及参照国外相关标准后制订的。起草标准的 专家认为, 有些生产厂家用水洗法去掉石粉是一个误区, 洗掉石粉就是洗掉了石粉的优点。 这位专家还提醒, 不要把泥土含量与石粉含量混淆。从大量试验看, 从C 1 0 到C 6 0 混凝 土, 石粉起到了增大强度及改善和易性的作用, 这在低标号砼表现更突出。

设备: 用“中”, 用“洋”?

人工砂生产与天然砂的区别在于使用机械设备进行加工, 将矿石、尾矿及卵石等原料经 过破碎和筛分, 生产出合乎混凝土标准的建筑砂。因此, 加工机械的质量是保证人工砂质量 的必要条件。我国生产这类机械的厂家遍布全国。

专家及专业人士认为, 国内的破碎机械的 质量可以与国外媲美, 除了耐磨材料尚需改进外, 已经达到世界先进水平。 由于各地一些建材与矿山等机械设备制造厂家拥有较强的技术力量, 生产人工砂制造设 备并没有太大的困难, 有的企业能抓住机遇, 开发适合用户需要的人工砂机械, 有了一定的 知名度, 并占有了一部分市场份额。

如上海、郑州及江苏等地生产的系列破碎机, 以其结构 合理, 破碎效率高, 能耗低, 生产能力相对较强而受到人工砂生产企业的欢迎。目前在有些 城市较大规模的人工砂企业使用的是引进设备, 运行效果较好, 也有优势。在选用“中”还 是“洋”设备问题上, 专家及业内人士的观点比较一致, 认为国产设备能满足国内生产的要 求, 人工砂制造设备要在引进、消化、吸收的基础上走国产化的道路。 有一个应引起重视的现象是, 目前有的地区一些个体私营企业使用落后的破碎筛分机械 , 材耗、能耗都高, 污染环境, 而且产品质量得不到保证。淘汰落后, 提高装备水平同样对 人工砂行业的健康发展具有重要意义。

规模: 选大, 选小?

现全国有生产规模2 0 万～ 1 0 0 万吨以上的砂石企业1 0 0 0 多家, 以国有、集体或 合资企业居多。1 0 万吨以下的企业多为乡、村及个体经营, 约有上万家, 产量占总量的2 / 3 。

有专家指出, 建筑砂石属地材。所谓地材, 即受地域制约的材料, 此地产此地用, 主 要是运距制约着成本。天然砂、人工砂也在此列。因此, 人工砂企业多大的生产规模才能产 生较好的经济效益呢? 在日前举行的一次人工砂研讨会上, 大多数意见是应该取决于当地的 建设规模, 及与此相应的建筑市场。也就是说需求决定规模。 人工砂的价格各地或者在本地的差距都很大, 每吨从二十几元到1 0 0 多元都有。小企 业有价格优势, 大一些的企业有质量优势。人工砂最大的用户是混凝土搅拌站, 北京、天津 、上海等大中城市都有为数不少商品混凝土搅拌站, 他们所需的建筑砂不但批量大, 而且要 有稳定的质量, 因此, 供需双方的关系较为稳定。

上述湖州一家人工砂厂本身就是上海某建 筑企业的下属企业, 产品也就“专供”; 蓟县西斯尔砂厂生产的人工砂也基本上“专供”天 津西斯尔混凝土搅拌站。虽然这种方式有利于货源及质量的保证, 但扩展更大的市场份额难 免要受到局限。在建筑市场逐步规范的进程中, 如果一味追求大规模而忽略了周围市场的容 量, 就会造成不应发生的失误。业内人士从实践中认为, 人工砂的企业在百万吨左右可算是 “大型”的了, 不必刻意追求太大规模。

人工砂“十五”期间必将在建筑市场上大量应用, 有着良好的外部环境因素, 一是生态 意识、环境保护意识及资源意识已经被人们所接受并得到重视, 在天然砂资源逐渐减少有的 地方甚至枯竭的状况下, 必须有替代产品; 二是建筑质量的要求日益提高, 对混凝土骨料要 求也在提高, 特别是C 6 0 级以上的混凝土需要符合要求的骨料, 建筑砂可以经过加工达到 标准; 三是生产所用的破碎筛分机械的技术含量也在提高, 为生产高质量并能符合各种要求 的混凝土骨料提供了技术保证。 中国砂石协会会长廖以和如是说: 发展人工砂的时机已经成熟。这是对目前砂石业状况 的中肯概括。当然, 人工砂产量在现阶段还不能与天然砂的产量相比, 但这种比例在变化中 , 人工砂会越来越多、越来越快地得到应用, 唱主角的时代应该说是为期不会太远。