【摘要】本文研究了江西省機(jī)制砂的現(xiàn)狀。研究表明:江西省機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)為3.0,處于中砂峰值。根據(jù)所處區(qū)域不同,細(xì)度模數(shù)差異顯著;MB值為 3.1g/kg,超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對(duì)砂的MB值相關(guān)規(guī)定;抗壓強(qiáng)度和堆積密度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14684—2011 的要求。細(xì)度模數(shù)與石粉含量呈線性關(guān)系,MB 值、堆積密度與石粉含量均呈二次函數(shù)關(guān)系,其中MB值與石粉含量相關(guān)關(guān)系較弱,細(xì)度模數(shù)、堆積密度同石粉含量相關(guān)關(guān)系較強(qiáng)。
0 引言
混凝土產(chǎn)業(yè)是建材行業(yè)中經(jīng)濟(jì)規(guī)模和潛在規(guī)模較大的產(chǎn)業(yè)?;炷?、水泥和骨料三位一體,密不可分,水泥和骨料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況將對(duì)混凝土產(chǎn)業(yè)行成直接的影響。根據(jù)中國(guó)水泥網(wǎng)水泥大數(shù)據(jù)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2018 年,全國(guó)砂石骨料新投產(chǎn)產(chǎn)能 2.52 億噸。隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展,引發(fā)天然砂資源的嚴(yán)重匱乏,天然砂資源供應(yīng)已不能滿足當(dāng)前混凝土的建設(shè),因此機(jī)制砂的使用已成為一種必然趨勢(shì)。為了進(jìn)一步規(guī)劃?rùn)C(jī)制砂產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,化解混凝土市場(chǎng)中建設(shè)用砂的市場(chǎng)供應(yīng)矛盾,確保建筑工程的建設(shè)需求,日前,江西省發(fā)布《江西省機(jī)制砂產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025 年)》的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃中提到,至 2025 年,江西省機(jī)制砂年產(chǎn)能達(dá) 8000 萬(wàn)噸左右,其中:天然巖石機(jī)制砂、廢石機(jī)制砂合計(jì)達(dá) 6000 萬(wàn)噸左右,再生機(jī)制砂達(dá) 2000 萬(wàn)噸左右。因此,江西省機(jī)制砂推廣和應(yīng)用已進(jìn)入高速發(fā)展階段。
1、機(jī)制砂物理性能分析本次市場(chǎng)調(diào)研主要從收集到江西南昌(編號(hào) JX1、JX2、JX3)、九江(編號(hào) JX4、JX5、JX6)、贛州(編號(hào) JX7、JX8、JX9)、撫州(編號(hào) JX10、JX11、JX12)、上饒(編號(hào) JX13、JX14、JX15)、宜春(編號(hào) JX16、JX17、JX18)6 個(gè)地級(jí)市的樣品中選取有代表性的 18 種機(jī)制砂樣品進(jìn)行分析,其中分析的指標(biāo)主要有:細(xì)度模數(shù)、石粉含量、MB 值、堆積密度和壓碎值指標(biāo)。
1.1 試驗(yàn)方法按照 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行。
1.2 機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對(duì)砂的分類,按照細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格,其細(xì)度模數(shù)分別為:粗砂 3.7~3.1、中砂 3.0~2.3、細(xì)砂 2.2~1.6。對(duì)機(jī)制砂的顆粒級(jí)配數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,得到機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)如表 1、表 2 和圖 1、圖 2 所示。
由圖表 1、2 可以得出:江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)均值為 3.0,即為中砂。南昌地區(qū)細(xì)度模數(shù)最小為 2.1,最大為 2.8,平均值為 2.6,離散較大,其普遍以中砂為主,低于江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值。九江、贛州、撫州、上饒地區(qū)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)較為穩(wěn)定,離散不大。九江和上饒地區(qū)機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)分別為 3.5 和 3.4,達(dá)到粗砂標(biāo)準(zhǔn),顯著高于江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值。撫州地區(qū)機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)與江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值相同。贛州地區(qū)機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)為 2.6,低于江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值,且與南昌地區(qū)相當(dāng)。宜春地區(qū)細(xì)度模數(shù)最小為 2.1,最大為 3.2,平均值為 2.8,離散較大,且粗砂、中砂兼有,機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)低于江西省機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值。從六個(gè)地區(qū)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)平均值可以看出,最小為 2.6,最大為 3.5,且省內(nèi)平均細(xì)度模數(shù)為 3.0,省內(nèi)機(jī)制砂分布離散較大。其中九江、上饒地區(qū)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)偏大,因其地域性原因(九江地區(qū)市場(chǎng)能夠供應(yīng)細(xì)度模數(shù)在 1.6 左右的細(xì)砂互摻使用,上饒地區(qū)同等強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比膠凝材料用量普遍高于其他地區(qū)),能夠改善因機(jī)制砂偏粗造成混凝土和易性差。
1.3 石粉含量將全省機(jī)制砂石粉含量測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如表 3、表 4 和圖 3、圖 4 所示。
由圖表 3 和 4 可以看出:江西省地區(qū)機(jī)制砂平均含粉量為 8.2%。其中九江、贛州、上饒地區(qū)機(jī)制砂石粉含量相對(duì)穩(wěn)定,離散較小。南昌、撫州、宜春地區(qū)機(jī)制砂石粉含量相差較大,離散較大。從各個(gè)地區(qū)分析,南昌地區(qū)平均石粉含量為 15.0%,顯著高于江西省地區(qū)石粉含量平均值,且所取的單個(gè)機(jī)制砂石粉含量均高于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值。九江地區(qū)石粉含量為 4.0%,顯著低于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值,且石粉含量相對(duì)穩(wěn)定。贛州地區(qū)石粉含量為 6.4%,低于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值,但其石粉含量普遍高于九江地區(qū)。撫州地區(qū)石粉含量為 8.7% 與省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值相近,其機(jī)制砂石粉含量分布區(qū)間較廣,高于或低于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值的石粉含量均存在。上饒地區(qū)石粉含量為 4.0%,顯著低于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值,與九江地區(qū)石粉含量相當(dāng)。宜春地區(qū)平均石粉含量為 11.3%,顯著高于江西省地區(qū)石粉含量平均值,其機(jī)制砂石粉含量分布區(qū)間較廣,高于或低于省內(nèi)機(jī)制砂石粉含量平均值的石粉含量均存在,在所取機(jī)制砂 6 個(gè)區(qū)域中機(jī)制砂石粉含量離散最大。
1.4 機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)與石粉含量分析為了討論機(jī)制砂的石粉含量和細(xì)度模數(shù)之間的關(guān)系,將全省機(jī)制砂石粉含量測(cè)試和細(xì)度模數(shù)測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如圖 5 所示。
由圖 5 可知,機(jī)制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈線性關(guān)系,隨著石粉含量的增大機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)呈遞減趨勢(shì),相關(guān)系數(shù)是 R2=0.669,表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因?yàn)闄C(jī)制砂破碎過(guò)程中,各級(jí)配檔位分布具有一定穩(wěn)定性,因其石粉含量部分增加,其余級(jí)配篩余相對(duì)減少,細(xì)度模數(shù)相應(yīng)有所增加。且石粉含量越高,說(shuō)明機(jī)制砂粉磨更充分或原材料易于破碎,因此,機(jī)制砂細(xì)組分篩余相對(duì)偏高,也會(huì)導(dǎo)致細(xì)度模數(shù)降低。
1.5 MB值根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對(duì)砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg,將全省機(jī)制砂 MB 值測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如表 5、表 6 和圖 6、圖 7 所示。
由表 5、表 6 和圖 6、圖 7 可以看出:江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值為 3.1g/kg,已顯著高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg 的指標(biāo)。南昌地區(qū)平均 MB 值為 4.6g/kg,顯著高于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均 MB 值,MB 值離散較大。九江地區(qū)平均 MB 值為 2.5g/kg,低于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,但依然高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值,離散較小。贛州地區(qū)平均 MB 值為 1.9g/kg,顯著低于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,但依然高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值,離散較小,為所選地區(qū)中 MB 值平均值最低。撫州地區(qū)平均 MB 值為 4.0g/kg,顯著高于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,離散大。上饒地區(qū)平均 MB 值為 3.8g/kg,高于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,且所有樣品 MB 值均高于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,離散較大。宜春地區(qū)平均 MB 值為 2.0g/kg,顯著低于江西省內(nèi)機(jī)制砂 MB 值平均值,但依然高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。但宜春區(qū)域所選機(jī)制砂中,兩個(gè)樣品符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg 的指標(biāo),因其離散大,造成平均 MB 值偏高。
1.6 機(jī)制砂 MB 值與石粉含量分析將全省機(jī)制砂石粉含量測(cè)試和 MB 值測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如圖 8 所示。由圖 8 可知,機(jī)制砂的石粉含量與石粉含量呈二次函數(shù)關(guān)系,隨著石粉含量的增大機(jī)制砂的 MB 值呈遞增趨勢(shì),二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.100,表明兩者具有一定關(guān)系。原因是亞甲藍(lán)(Methylene Blue),又稱亞甲基藍(lán),是一種吩噻嗪類染料芳香雜環(huán)化合物,其化學(xué)式為 C16H18N3ClS,常被用作化學(xué)指示劑。亞甲藍(lán)溶液屬于陽(yáng)離子染料,溶液中含有大量 C16H18N3S+離子,極易吸附在帶有相反電荷的黏土顆粒表面,因石粉含量越高,導(dǎo)致機(jī)制砂比表面積增大,亞甲藍(lán)更為容易被吸附,因此 MB 值升高。但從圖 8 多項(xiàng)式可以看出,石粉含量導(dǎo)致 MB 值升高影響相對(duì)較小。
1.7 堆積密度根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的松散堆積密度不小于 1400kg/m3,將全省機(jī)制砂松散堆積密度測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如表 7、表 8 和圖 9、圖 10 所示。
由圖 9、圖 10 可知,江西省內(nèi)機(jī)制砂平均松散堆積密度為 1550kg/m3,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的松散堆積密度不小于 1400kg/m3。南昌地區(qū)的平均松散堆積密度顯著高于江西省內(nèi)機(jī)制砂松散堆積密度平均值,離散較大。九江地區(qū)和贛州地區(qū)的平均松散堆積密度略微低于江西省內(nèi)機(jī)制砂松散堆積密度平均值,離散較小。撫州地區(qū)的平均松散堆積密度略微低于江西省內(nèi)機(jī)制砂松散堆積密度平均值,離散大。上饒地區(qū)的平均松散堆積密度與撫州地區(qū)的平均松散堆積密度相同,離散小。宜春地區(qū)的平均松散堆積密度顯著高于江西省內(nèi)機(jī)制砂松散堆積密度平均值,其松散堆積密度普遍偏高,離散較大。
1.8 機(jī)制砂松散堆積密度與石粉含量分析將全省機(jī)制砂石粉含量測(cè)試和松散堆積密度測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如圖 11 所示。
為了討論機(jī)制砂的石粉含量和堆積密度之間的關(guān)系,將試驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)系分析如圖 11 所示,機(jī)制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關(guān)系,隨著石粉含量的增大機(jī)制砂的堆積呈二次函數(shù),隨著石粉含量增加逐步升高,二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.651,表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因是當(dāng)石粉含量提高,機(jī)制砂填充更為充分,因此松散堆積密度逐步增加。
1.9 壓碎值根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中對(duì)砂的壓碎值不得大于 30%,將全省機(jī)制砂壓碎值測(cè)試所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖分析,如表 9、表 10 和圖 12、圖 13 所示。
由表 9、表 10 和圖 12、圖13 可以看出:江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值為 21%,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)不得高于 30%。南昌地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 26%,顯著高于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,且單個(gè)機(jī)制砂均高于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,離散較大。九江地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 18%,低于于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,且單個(gè)機(jī)制砂均低于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,離散較小。贛州地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 20%,略微低于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,其機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)分布于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值的兩側(cè),最高為 24%,最低為 15%,離散大。撫州地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 21%,與江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值相同,且其機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)分布于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值兩側(cè),最高為 30%,最低為 16%,離散最大。上饒地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 24%,高于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,單個(gè)機(jī)制砂均高于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,離散小。宜春地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 15%,顯著低于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,單個(gè)機(jī)制砂均低于江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值,離散小。
2、結(jié)論(1)江西省機(jī)制砂平均細(xì)度模數(shù)為 3.0,處于中砂峰值。其中南昌、贛州、宜春地區(qū)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)相對(duì)較小,處于中砂范圍內(nèi),九江、撫州、上饒地區(qū)機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)相對(duì)偏大,處于粗砂范圍。其地域特征明顯:九江地區(qū)因機(jī)制砂普遍偏粗,與細(xì)度模數(shù) 1.5 左右天然細(xì)砂進(jìn)行搭配使用;上饒地區(qū)因區(qū)域內(nèi)機(jī)制砂普遍偏粗,對(duì)于同強(qiáng)度等級(jí)混凝土配合比膠凝材料用量普遍偏高或普遍使用石粉進(jìn)行搭配使用。其余區(qū)域常使用單一機(jī)制砂,因此機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)控制相對(duì)適中。
(2)江西省機(jī)制砂平均石粉含量為 8.2%,已高于 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不高于 5%。其中九江、上饒地區(qū)機(jī)制砂石粉含量普遍偏低。南昌、宜春地區(qū)機(jī)制砂石粉含量普遍偏高。機(jī)制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈線性關(guān)系,石粉含量的增大機(jī)制砂的細(xì)度模數(shù)呈遞減趨勢(shì),相關(guān)系數(shù)是 R2=0.669,兩者關(guān)系較大。
(3)江西省機(jī)制砂平均 MB 值為 3.1g/kg。已高于 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不高于1.4g/kg的要求。其中南昌、撫州、上饒地區(qū) MB 值相對(duì)較高,且南昌區(qū)域?yàn)樗治鰠^(qū)域最高達(dá)到 4.6g/kg。九江、贛州、宜春地區(qū)相對(duì)較低,其中贛州所分析樣品中有兩個(gè)樣品均符合 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定值。機(jī)制砂的石粉含量與細(xì)度模數(shù)呈二次函數(shù)關(guān)系,隨著石粉含量的增大機(jī)制砂的 MB 值呈遞增趨勢(shì),二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.100,兩者關(guān)系相對(duì)較小。
(4)江西省機(jī)制砂平均堆積密度為 1550kg/m3。符合 GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》所規(guī)定的不低于 1400kg/m3的要求。其中南昌、宜春地區(qū)機(jī)制砂平均堆積密度相對(duì)較大,接近 1570kg/m3,其余地區(qū)均接近 1540kg/m3。機(jī)制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關(guān)系,隨著石粉含量的增大機(jī)制砂的堆積呈二次函數(shù),隨著石粉含量增加逐步升高,二次函數(shù)的相關(guān)系數(shù)是 R2=0.651,表明兩者相關(guān)關(guān)系較大。原因是當(dāng)石粉含量提高,機(jī)制砂填充更為充分,因此松散堆積密度逐步增加。
(5)江西省內(nèi)機(jī)制砂平均壓碎值為 21%,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14684—2011《建設(shè)用砂》中砂的單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)不得高于 30% 的要求。南昌地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 26%,為省內(nèi)最高。宜春地區(qū)機(jī)制砂單級(jí)最大壓碎值指標(biāo)平均值為 15%,為省內(nèi)最低。
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