2017年环保督查整顿之前，得益于湘资沅澧及洞庭湖“四水一湖”水系，湖南省大部分地区，如长株潭、衡阳、益阳、岳阳、常德等地市基本上依赖天然砂石资源进行基本建设，人工制造砂石行业很薄弱。

从2017年下半年天然砂石全面禁采，机制砂石得到极速推广使用。但是，在天然砂石“禁采”和机制砂石“量产”之间存在一个断档，这个断档的时间段可能1年，也可能2年，原因是湖南省大多数的砂石矿山企业都是小规模企业，手中矿石资源储量有限，采矿权证的有效期限大多只有3年，大家都在观望政府关于绿色矿山建设的政策和验收标准的出台，担心投资过后，矿山被关停，投资打水漂。因此在这个断档期间的机制砂，大多不是正规制砂机生产出来的产品，而是将石子稍微细碎筛分得到的砂状颗粒混合物（其中5—10mm粒径占比在0—20%），有些甚至就是加工碎石后的副产品——石屑粉，我们称之为“畸形机制砂”。这种畸形机制砂其颗粒分布呈“两头多中间少”，不是严格意义上的连续级配，配制的混凝土和易性差、可泵性差，容易堵管，引起广大混凝土技术人员的反感。

目前在缺砂区域，大多数在以“混合砂”进行混凝土生产，而混合砂的组成就比较混乱了，通常由能够采购到的几种砂以注重节约成本的形式混合组成，包括机制砂（含石屑粉）、河砂、江砂（特细砂）、洗砂（山砂）等，质量堪忧。砂石是混凝土的骨架，不合格的砂石将给混凝土的质量带来严重的安全隐患，因此，在湖南大部分地区有必要重新认识机制砂的本质要求。

一、机制砂的定义

1、《建设用砂》(GB/T14684)定义：经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石、矿山尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。

2、《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52）定义（人工砂）：岩石经除土开采、机械破碎、筛分而成的，公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。

3、新的定义：经除土、冲击整形细碎、冲击超细碎、分级、粉控、绿色生产等联合工艺制成的，粒径小于4.75mm，达到中砂级配品质要求，含水率控制在5%以内的天然未风化、化学性能相对稳定、达到一定力学性能指标的岩石颗粒。俗称人工砂、碎砂。

两大标准对机制砂的定义比较宽泛，容易导致这种畸形机制砂混入机制砂产品行列，给机制砂的发展带来影响。新的定义从工艺、品质等方面进行了规定，更全面、更科学。

二、机制砂的粗细程度和级配区间

既然机制砂由人工后天制成，就应该完全可以控制其级配区间，就不存在粗、中、细、特细四个区间，只需中砂、粗砂级配区间就好（特种用途需求的除外，可由供需双方在合同中规定）。

累计筛余百分率对各粒径区间含量表达不直观，用分计筛余百分率范围限定各粒径区间含量，满足“分计筛余百分率限定范围”更合适。

三、机制砂的三大属性：物理属性、工艺属性、化学属性

1、物理属性：包括所有常规物理性能指标，重点注意以下几个指标：

1.1机制砂的含泥量和石粉含量

国标和行标对天然砂规定含泥量，对机制砂的含泥量规定为石粉含量。而石粉里面既有与母岩同质的粉体，也有外带进来的泥土。          

1.1.1机制砂中的含泥量应该由两部分组成：

A、外带的泥土，属于外含泥；

B、母岩中的粘土矿物组成部分，属于内含泥。如蒙脱石、伊利石、高岭石等，这些都是由岩石长期风化而形成的粘土矿物，具有吸附性强、保水性高等特点。这些粘土矿物组成直接影响外加剂的适应性、混凝土用水量、拌合物的越搅越稠、坍落度的经时损失等。

1.1.2石粉含量

国标和行标对石粉含量的限制值控制很低，两个标准规定的限值不一致，与生产应用中石粉含量的实际情况也相差很大。若按标准限值来控制，则大多数机制砂要么只能采用湿法生产，通过水洗才能达到石粉限值要求；要么加大干法生产的风选功率，将大部分石粉选出来另做他用。如果这样，既对环境保护不利，加大能耗，对资源也是一种浪费。其实，绝大多数石粉非泥，是泵送混凝土、自密实混凝土及贫混凝土的稠度调节剂，在混凝土中可以起到很好的填充作用，与胶凝材料粉体具有一定的叠加效应，使用得当可以降低部分胶凝材料用量。

1.2需水量比

亚甲蓝试验对钙质石粉敏感，硅质石粉不敏感，且试验的复演性差，人为判断因素多，误差大。因此，在亚甲蓝试验基础上增加一个需水量比试验更准确。

1.3机制砂的吸水性

机制砂由于经过机械破碎，颗粒中留有裂缝和孔隙，以及母岩中的粘土矿物和干法制砂形成的石粉等，对水都具有一定的吸附性，因此，有必要测定其吸水率，在配合比设计时采用饱和面干含水率更合适，可以避免混凝土拌合物越搅越稠以及流动性损失过快问题。

1.4机制砂的坚固性

机制砂的坚固性要求比天然砂显得更为重要。因为天然砂是经过许多年大浪淘沙留下来的精华，坚固性一般不会出现大的问题。而加工机制砂的母材品种众多，如：母岩中有风化成分、岩石中可能含较多的粘土矿物、尾矿、固体废料、建筑垃圾等，因此，有些机制砂的坚固性指标是不能满足要求的，在对全省机制砂的走访调查中发现多起机制砂坚固性不合格，用手就可以轻易搓碎，而用户却没有足够重视的事件。而机制砂的坚固性指标直接关系到混凝土的力学性能和耐久性能。

1.5复合细度模数

同一个细度模数的砂样，其级配曲线可能完全不一样，理想的砂各粒径区间含量分布投影图呈橄榄型，即“中间多两头少”。这样容易填充密实，孔隙率小。细度模数概念太宽泛，不能准确表达级配状态，所以，如果还要套用老的累计筛余级配曲线及细度模数的话，建议采用复合细度模数指标更合理。

复合细度模数定义：在国标细度模数基础上，增加2.36mm以上和0.075mm以下的含量指标限值，分三个等级，表示方法：μf(+2.36，-0.075)，μf细度模数，取值2.3-3.7。如：2.8（12,6），表示细度模数2.8,其中2.36mm以上颗粒含量低于12%，0.075mm以下颗粒含量低于6%。通过对两头颗粒含量值的限定，避免了两头多中间少的畸形级配机制砂的出现。根据复合细度模数可以分三个等级：Ⅰ级2.8（12,6）；Ⅱ级2.8（18,8）；Ⅲ级2.8（22,10）。

2、工艺属性：

2.1采用变频破碎和筛分分级技术，可以得到任意级配曲线的机制砂；

2.2不同岩石有不同的解理面，同种岩石采用不同破碎方式的针片状含量不同；

2.3破碎界四大难题：

A、石料做扁易做圆难；

B、2.5—10mm的骨料很难破碎做细（超细碎），俗称“钻石王老五”；C、级配曲线的长期稳定；

D、筛分技术。

3、化学属性：

3.1碱集料反应；

3.2外加剂适应性；

3.3母岩成分（如内含的蒙脱石、伊利石、高岭石等）对混凝土工作性、力学性、耐久性的影响；

3.4某些以碳酸钙为主的石粉可能与C3A发生水化反应，形成水化碳铝酸钙。

因此，不是所有的母岩都适合做机制砂，特别是高品质机制砂。新建矿山应事先对岩石做一个全面的分析，改建矿山应根据岩石的特性做到合理利用、优质优用。

（参考文献：朱东敏《高性能混凝土用机制砂》、宋笑《从依赖天然砂石资源向人工制造砂石资源转变，湖南砂石资源格局变换之阵痛》）

                                                                                                               湖南省砂协专委会  宋笑

                                                                                                                                                                                                                        2018-04-20于湘潭盘龙山庄