隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方興未艾,建筑材料的消耗巨大。占混凝土質(zhì)量85%以上的砂、石是混凝土的骨架，是消耗自然資源最大的材料,據(jù)估算，2013年我國建設(shè)用骨料總量約為110億噸，但是經(jīng)過幾十年的開采，一些地區(qū)有限的天然砂石資源已經(jīng)用盡，價格不斷上漲, 影響了工程建設(shè)的進展。在經(jīng)濟利益的驅(qū)使下，很多地區(qū)都出現(xiàn)了亂采亂挖天然砂石的情況，在現(xiàn)有的江河開采，改變河道走向、水流、影響河堤安全、破壞魚類生存環(huán)境、影響防洪、污染水質(zhì)、影響景觀。出于對環(huán)境和資源的保護，國家和各地方政府出臺相關(guān)法規(guī)和政策嚴格限制或禁止開采天然砂石，進一步減少了天然砂石的來源。

現(xiàn)代混凝土技術(shù)對骨料的特性要求越來越高，特別是高性能混凝土、結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性對骨料的要求更嚴格，要求骨料具有穩(wěn)定的質(zhì)量，高強度、良好級配和顆粒形狀，而能滿足其要求的天然砂石數(shù)量越來越少,甚至沒有，嚴重地制約了高性能混凝土的發(fā)展，影響了混凝土的耐久性，進一步造成能源和資源的浪費, 生產(chǎn)高品質(zhì)骨料已是迫在眉睫。

近二十多年以來，隨著我國城鎮(zhèn)化進程的加快，對原有建筑物的拆除、改造工程日益倍增。大量的建筑廢棄物堆積在城市郊區(qū)的公路、河道、溝壑附近，占用了大片土地，帶來了非常嚴重的二次污染。廢棄混凝土的再生利用已成為亟需解決的課題，將廢棄混凝土破碎作為再生骨料既能解決天然骨料資源緊缺的問題，保護骨料產(chǎn)地的生態(tài)環(huán)境，又能解決城市廢棄物堆放、占地和環(huán)境污染等問題，實現(xiàn)混凝土生產(chǎn)過程中的物質(zhì)循環(huán)利用，以保證建筑業(yè)長久的可持續(xù)發(fā)展。

中國的很多地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富多樣,但由于經(jīng)濟實力、技術(shù)條件、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、市場需求及資源狀況等多種因素制約, 在開發(fā)過程中,不合理的開采和“三廢”排放,加劇了地質(zhì)環(huán)境惡化、水土流失和水質(zhì)污染等。約20%～80%的尾礦沒有合理利用, 已約有上百億噸的尾礦大量堆積, 特別是小型礦山, 尾礦隨意堆放, 占用土地，污染環(huán)境, 埋下隱患, 造成重大事故。但如果經(jīng)過適當?shù)胤诌x和加工，不少尾礦就可以制成人工砂石。既解決了環(huán)境污染等問題, 又提高了自然資源利用率, 形成綜合效益, 完全符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的科學發(fā)展觀和可持續(xù)發(fā)展的國策。

機制砂的特性

國家標準《建筑用砂》(GB/T14684-2001)中明確了砂按產(chǎn)源分為天然砂和人工砂兩類。天然砂包括河砂、湖砂、山砂及淡化海砂；人工砂(譯為Manufactured sand)為“經(jīng)除土處理的機制砂和混合砂的統(tǒng)稱”。機制砂(譯為Machine-made sand或Artificial sand)是“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(zhì)巖、風化巖的顆粒”?；旌仙盀?ldquo;機制砂和天然砂混合制成的砂。”

根據(jù)2011年12月1日開始實施的《人工砂混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 241-2011)和中聯(lián)重科對混凝土和建設(shè)用骨料的研究，認為合格的機制砂應(yīng)該具備以下五項關(guān)鍵指標：

表 1 機制砂五項關(guān)鍵指標

（1）顆粒形狀  顆粒呈多棱立方體，針片狀＜8%；

（2）級配  機制砂中各級粒徑顆粒的分配情況，反映空隙率的大??；

（3）細度模數(shù)  反映砂的粗細程度，數(shù)值越小砂越細，反之越粗；

（4）石粉含量  石粉含量控制在3%-8%時，對各種強度要求的混凝土都能起好的作用；

（5）含水量(商混)  含水量3~5%，達到飽和面干，防止落料離析。

由機制砂本身的特點所決定，與條件相同天然砂相比，在混凝土配比設(shè)計、其它材料成型養(yǎng)護條件都相同的情況下，用機制砂配制出混凝土的特點是：

（1）坍落度減小，混凝土28d標準強度提高；如保持坍落度不變，則需水量增加；但在不增加水泥的前提下水灰比變大后，一般情況下，混凝土實測強度并不降低。

（2）根據(jù)機制砂的特點進行混凝土配比設(shè)計，通過合理利用機制砂中的石粉、調(diào)整機制砂的砂率，可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比設(shè)計規(guī)程的配比設(shè)計方法完全適用于機制砂。

（3）最適合配制混凝土的機制砂細度模數(shù)為2.6-3.0，級配為2區(qū)。

（4）機制砂在配制添加外加劑的混凝土時，對外加劑的反應(yīng)比天然砂敏感。

（5）機制砂配制的高強度泵送混凝土在泵送過程中不易堵泵。

（6）正確使用機制砂的混凝土密實度大、抗?jié)B、抗凍性能好，其它物理力學性能和長期耐久性均能達到設(shè)計使用要求。

（7）機制砂特別適于配制高強度等級混凝土、高性能混凝土和泵送混凝土?！?/p>

機制砂行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

改革開放以來，砂石行業(yè)取得長足進展，我國已成為世界最大的砂石生產(chǎn)國，據(jù)測算已達到年產(chǎn)100億噸以上，其中約50%為機制砂石。機制砂石已成為砂石行業(yè)主要發(fā)展方向，不僅綜合利用大量廢棄物，而且質(zhì)量穩(wěn)定，具有較高表面能和親水性。但目前，行業(yè)發(fā)展存在集中度低、質(zhì)量良莠不齊和安全環(huán)保意識差等問題，影響和制約著行業(yè)進一步發(fā)展。

政策法規(guī)

表 2  國家政策法規(guī)

表 2 國家政策法規(guī)

行業(yè)發(fā)展趨勢：骨料行業(yè)進入全面整合階段，向大型、綠色、環(huán)保企業(yè)發(fā)展，推動設(shè)備需求。