机制砂在路面施工中的生产与应用
天津工程处张海涛
1、概述
砂是现代建筑工程的基础材料之一，属细集料，其粒径在4.75mm以下。

砂原为岩石在自然条件作用下所形成，故称天然砂。

天然砂有河砂、湖砂、山砂和海砂之分。

在国外，如美国、英国等一些工业发达国家和地区，由于他们的基础建设比我国早，建设工程较为发达，天然砂的问题出现较早，因而对人工砂的应用研究较早，在数十年前已将人工砂的应用列为国家规范，机制砂在沥青混凝土及水泥混凝土中的应用已经非常广泛。

据资料记载，1952年法国梯格尼水电站的65万立方米混凝土大坝用的就是人工砂。

早在60年代我国也开始用生产碎石的副产品石屑当砂，拌合混凝土或改善细砂的级配或作为掺合料用于砌筑砂浆中，后来有的省市如云贵地区河砂资源短缺，因此利用当地山砂也就是类似现在的机制砂做混凝土的细骨料。

沥青混凝土和水泥混凝土用的砂要求具备洁净、坚硬和恰当的颗粒级配的品质，而天然砂的这些品质往往受产地、季节和加工程序等因素影响而大幅波动。

当数个产砂基地同时向一个大型工程供砂时，砂的各项技术指标的偏差值很难控制在工程设计的范围之内，从而影响工程质量。

有时因工程所在地远离砂产地，高额运费，提高了工程造价。

随着经济的发展，生态、环境建设的要求，使天然砂资源日趋枯竭；而技术的进步和现代工业的发展，使机制砂应运而生。

机制砂是根据砂的国家标准，人为选定符合工程需要的岩石，通过现代生产工艺配置的破碎、制砂、筛分、清洗等设备所生产出来的岩石颗粒。

其各项技术指标，不仅能稳定地达到事先设定的指标值，而且可因工程对砂的质量要求的变化，通过适当调整工艺来满足新的质量要求。

2、机制砂技术要求
①砂的定义
按照GB/T14684-2001建筑用砂，其机制砂的定义为：由机械破碎、筛分制成的粒径小于4.75mm的岩石颗粒（但不包括软质岩、风华岩石的颗粒）。

一般砂的表现密度在2.5以上，吸水率在3%以下。

②砂的细度模数
砂的粗细程度用细度模数（M）表示，一般分为粗、中、细三种规格。

其中：粗砂的细度模数为：3.7～3.1
中砂的细度模数为：3.0～2.3
细砂的细度模数为：2.2～1.6
③砂的类别
砂的类别按其技术要求分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级，各有其不同的用途。

④砂的颗粒级配
砂的颗粒级配在4.75mm～0.15mm之间，一般由方孔筛网4.75、2.36、1.18、
0.6、0.3、0.15mm几个规格组成，且对其规格的百分比都有一定的要求。

⑤砂的含泥量和含泥块量
砂的含泥量和含泥块量根据不同的砂的等级有不同的要求。

一般而言，含泥量最大不得超过5%，而含泥块量最大不得超过2%为宜。

3、机制砂性能
机制砂与天然砂相比有如下优点：1、机制砂能有效、稳定地按国家标准和工程质量要求来控制砂的颗粒级配等技术指标，满足工程质量要求。

2、机制砂的颗粒都是具有棱角的立方体，而天然砂颗粒多数已趋磨圆，机制砂较天然砂有较大的比表面积，因而用机制砂配制的混凝土强度更高。

对沥青混凝土而言，机制砂的棱角还有相互锁紧的作用，使沥青混凝土更牢固、更稳定。

3、机制砂生产可以和建筑石子（粗集料）的生产工艺结合在一起，有利于矿产资源的综合利用，减少污染，从而大大降低机制砂的生产成本。

4、机制砂可以跟随大型工程就地取材、就地生产，从而降低工程造价。

5、机制砂的生产过程中原材料为人为选取，可以更加有效的降低其含泥量及含水量，从而在沥青混凝土施工中节约大量的燃料油，降低材料成本及保护环境。

4、制砂设备的种类
适合机制砂生产的矿山设备有很多，但就目前而言，主要有以下三种。

分为：1、立式冲击式破碎机；2、辊式破碎机；3、自击式破碎机。

这些机制砂设备有不同的特点和用途。

立式冲击式破碎机生产范围广，可同时生产几种石料，功耗大，生产能力强，适用于同时生产几种石料的条件下；辊式破碎机用于专门生产细集料，功率小，产量低，产品片状多，不适于大规模生产，正逐步淘汰；自击式破碎机也是专门用于生产细集料，功率大，生产能力强，
产品质量稳定，可控性程度高，是市场上主流的机制砂生产设备。

下面介绍自击破碎机的特点：
①工作原理：所破碎加工之物料自皮带运输机进入料口，一部分顺中心进料孔落入高速旋转的转盘中，另一部分沿周边下落形成瀑布料群，中心下落之物料在转盘高速旋转中犹如离心水泵的水高速的射向四周，与周边下落的瀑布物料层相互撞击，形成真正意义上的“石击石破碎。

②特点：A、使用费用低。

由于石料在破碎腔中自行高速撞击粉碎，并在破碎腔中产生自然堆积形成保护层，保护周护板不受磨损。

在自击式破碎机中周护板由易损件变成为等同于机器寿命的结构件，避免了在冲击破碎中每月必须更换一次的周护板。

从而大大的降低了用户的使用成本，显著提高了用户的经济效益。

B、卓越的破碎比。

由于物料在破碎腔中具有高达几十米/秒的线速度，使得自击式破碎机具有较高的破碎率。

经破碎机加工后的半成品料需经选粉机或专用滚筒筛按照一定要求分离后即为成品。

5、机制砂的应用实例
2005年，在青岛－银川高速公路冀鲁界至石家庄段中，我项目承建十合同段，全长18.79Km，柔性基层、面层的沥青混凝土共计36万余吨。

需用砂约8万吨，一个天然砂产砂地在短期内很难生产出如此大量的优质天然砂，而市场上的机制砂价格较高，且质量、数量都无法保证。

我们通过大量的市场调查、分析，最终决定自己生产。

我们选用自击式破碎机再配用水泥厂淘汰下来的NHX高效转子式选粉机，组成机制砂生产线。

三个月共生产机制砂8万吨，比在外采购节约资金150余万元。

机制砂在混凝土中的应用是可持续发展的需要，展望未来，机制砂在建筑市场上发挥着越来越重要的作用，有着更美好的前景。

二OO六年一月。