【摘要】本文研究了江西省機制砂的現(xiàn)狀。研究表明：江西省機制砂平均細度模數(shù)為3.0，處于中砂峰值。根據(jù)所處區(qū)域不同，細度模數(shù)差異顯著;MB值為 3.1g/kg，超出國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中對砂的MB值相關規(guī)定;抗壓強度和堆積密度符合國家標準GB/T 14684—2011 的要求。細度模數(shù)與石粉含量呈線性關系，MB 值、堆積密度與石粉含量均呈二次函數(shù)關系，其中MB值與石粉含量相關關系較弱，細度模數(shù)、堆積密度同石粉含量相關關系較強。

　　0 引言

　　混凝土產業(yè)是建材行業(yè)中經濟規(guī)模和潛在規(guī)模較大的產業(yè)。混凝土、水泥和骨料三位一體，密不可分，水泥和骨料的產業(yè)發(fā)展情況將對混凝土產業(yè)行成直接的影響。根據(jù)中國水泥網水泥大數(shù)據(jù)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018 年，全國砂石骨料新投產產能 2.52 億噸。隨著建筑行業(yè)的高速發(fā)展，引發(fā)天然砂資源的嚴重匱乏，天然砂資源供應已不能滿足當前混凝土的建設，因此機制砂的使用已成為一種必然趨勢。為了進一步規(guī)劃機制砂產業(yè)的健康發(fā)展，化解混凝土市場中建設用砂的市場供應矛盾，確保建筑工程的建設需求，日前，江西省發(fā)布《江西省機制砂產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2020-2025 年)》的產業(yè)規(guī)劃。規(guī)劃中提到，至 2025 年，江西省機制砂年產能達 8000 萬噸左右，其中：天然巖石機制砂、廢石機制砂合計達 6000 萬噸左右，再生機制砂達 2000 萬噸左右。因此，江西省機制砂推廣和應用已進入高速發(fā)展階段。

　　1、機制砂物理性能分析本次市場調研主要從收集到江西南昌(編號 JX1、JX2、JX3)、九江(編號 JX4、JX5、JX6)、贛州(編號 JX7、JX8、JX9)、撫州(編號 JX10、JX11、JX12)、上饒(編號 JX13、JX14、JX15)、宜春(編號 JX16、JX17、JX18)6 個地級市的樣品中選取有代表性的 18 種機制砂樣品進行分析，其中分析的指標主要有：細度模數(shù)、石粉含量、MB 值、堆積密度和壓碎值指標。

　　1.1 試驗方法按照 GB/T 14684—2011《建設用砂》的標準方法進行。

　　1.2 機制砂的細度模數(shù)根據(jù)國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中對砂的分類，按照細度模數(shù)分為粗、中、細三種規(guī)格，其細度模數(shù)分別為：粗砂 3.7～3.1、中砂 3.0～2.3、細砂 2.2～1.6。對機制砂的顆粒級配數(shù)據(jù)進行計算，得到機制砂的細度模數(shù)如表 1、表 2 和圖 1、圖 2 所示。

　　由圖表 1、2 可以得出：江西省機制砂細度模數(shù)均值為 3.0，即為中砂。南昌地區(qū)細度模數(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，低于江西省機制砂細度模數(shù)平均值。九江、贛州、撫州、上饒地區(qū)機制砂細度模數(shù)較為穩(wěn)定，離散不大。九江和上饒地區(qū)機制砂平均細度模數(shù)分別為 3.5 和 3.4，達到粗砂標準，顯著高于江西省機制砂細度模數(shù)平均值。撫州地區(qū)機制砂平均細度模數(shù)與江西省機制砂細度模數(shù)平均值相同。贛州地區(qū)機制砂平均細度模數(shù)為 2.6，低于江西省機制砂細度模數(shù)平均值，且與南昌地區(qū)相當。宜春地區(qū)細度模數(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，機制砂平均細度模數(shù)低于江西省機制砂細度模數(shù)平均值。從六個地區(qū)機制砂細度模數(shù)平均值可以看出，最小為 2.6，最大為 3.5，且省內平均細度模數(shù)為 3.0，省內機制砂分布離散較大。其中九江、上饒地區(qū)機制砂細度模數(shù)偏大，因其地域性原因(九江地區(qū)市場能夠供應細度模數(shù)在 1.6 左右的細砂互摻使用，上饒地區(qū)同等強度等級混凝土配合比膠凝材料用量普遍高于其他地區(qū))，能夠改善因機制砂偏粗造成混凝土和易性差。

　　1.3 石粉含量將全省機制砂石粉含量測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，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)機制砂平均含粉量為 8.2%。其中九江、贛州、上饒地區(qū)機制砂石粉含量相對穩(wěn)定，離散較小。南昌、撫州、宜春地區(qū)機制砂石粉含量相差較大，離散較大。從各個地區(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，且所取的單個機制砂石粉含量均高于省內機制砂石粉含量平均值。九江地區(qū)石粉含量為 4.0%，顯著低于省內機制砂石粉含量平均值，且石粉含量相對穩(wěn)定。贛州地區(qū)石粉含量為 6.4%，低于省內機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% 與省內機制砂石粉含量平均值相近，其機制砂石粉含量分布區(qū)間較廣，高于或低于省內機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%，顯著低于省內機制砂石粉含量平均值，與九江地區(qū)石粉含量相當。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，其機制砂石粉含量分布區(qū)間較廣，高于或低于省內機制砂石粉含量平均值的石粉含量均存在，在所取機制砂 6 個區(qū)域中機制砂石粉含量離散最大。

　　1.4 機制砂細度模數(shù)與石粉含量分析為了討論機制砂的石粉含量和細度模數(shù)之間的關系，將全省機制砂石粉含量測試和細度模數(shù)測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 5 所示。

　　由圖 5 可知，機制砂的石粉含量與細度模數(shù)呈線性關系，隨著石粉含量的增大機制砂的細度模數(shù)呈遞減趨勢，相關系數(shù)是 R2=0.669，表明兩者相關關系較大。原因為機制砂破碎過程中，各級配檔位分布具有一定穩(wěn)定性，因其石粉含量部分增加，其余級配篩余相對減少，細度模數(shù)相應有所增加。且石粉含量越高，說明機制砂粉磨更充分或原材料易于破碎，因此，機制砂細組分篩余相對偏高，也會導致細度模數(shù)降低。

　　1.5 MB值根據(jù)國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中對砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg，將全省機制砂 MB 值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，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：江西省內機制砂 MB 值平均值為 3.1g/kg，已顯著高于國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg 的指標。南昌地區(qū)平均 MB 值為 4.6g/kg，顯著高于江西省內機制砂平均 MB 值，MB 值離散較大。九江地區(qū)平均 MB 值為 2.5g/kg，低于江西省內機制砂 MB 值平均值，但依然高于國家標準規(guī)定值，離散較小。贛州地區(qū)平均 MB 值為 1.9g/kg，顯著低于江西省內機制砂 MB 值平均值，但依然高于國家標準規(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，顯著高于江西省內機制砂 MB 值平均值，離散大。上饒地區(qū)平均 MB 值為 3.8g/kg，高于江西省內機制砂 MB 值平均值，且所有樣品 MB 值均高于江西省內機制砂 MB 值平均值，離散較大。宜春地區(qū)平均 MB 值為 2.0g/kg，顯著低于江西省內機制砂 MB 值平均值，但依然高于國家標準規(guī)定值。但宜春區(qū)域所選機制砂中，兩個樣品符合國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中砂的 MB 值不得大于 1.4g/kg 的指標，因其離散大，造成平均 MB 值偏高。

　　1.6 機制砂 MB 值與石粉含量分析將全省機制砂石粉含量測試和 MB 值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 8 所示。由圖 8 可知，機制砂的石粉含量與石粉含量呈二次函數(shù)關系，隨著石粉含量的增大機制砂的 MB 值呈遞增趨勢，二次函數(shù)的相關系數(shù)是 R2=0.100，表明兩者具有一定關系。原因是亞甲藍(Methylene Blue)，又稱亞甲基藍，是一種吩噻嗪類染料芳香雜環(huán)化合物，其化學式為 C16H18N3ClS，常被用作化學指示劑。亞甲藍溶液屬于陽離子染料，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，導致機制砂比表面積增大，亞甲藍更為容易被吸附，因此 MB 值升高。但從圖 8 多項式可以看出，石粉含量導致 MB 值升高影響相對較小。

　　1.7 堆積密度根據(jù)國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中砂的松散堆積密度不小于 1400kg/m3，將全省機制砂松散堆積密度測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如表 7、表 8 和圖 9、圖 10 所示。

　　由圖 9、圖 10 可知，江西省內機制砂平均松散堆積密度為 1550kg/m3，符合國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》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機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機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機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機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 機制砂松散堆積密度與石粉含量分析將全省機制砂石粉含量測試和松散堆積密度測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，如圖 11 所示。

　　為了討論機制砂的石粉含量和堆積密度之間的關系，將試驗數(shù)據(jù)關系分析如圖 11 所示，機制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關系，隨著石粉含量的增大機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)的相關系數(shù)是 R2=0.651，表明兩者相關關系較大。原因是當石粉含量提高，機制砂填充更為充分，因此松散堆積密度逐步增加。

　　1.9 壓碎值根據(jù)國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中對砂的壓碎值不得大于 30%，將全省機制砂壓碎值測試所得的數(shù)據(jù)進行作圖分析，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：江西省內機制砂平均壓碎值為 21%，符合國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中砂的單級最大壓碎值指標不得高于 30%。南昌地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 26%，顯著高于江西省內機制砂平均壓碎值，且單個機制砂均高于江西省內機制砂平均壓碎值，離散較大。九江地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 18%，低于于江西省內機制砂平均壓碎值，且單個機制砂均低于江西省內機制砂平均壓碎值，離散較小。贛州地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 20%，略微低于江西省內機制砂平均壓碎值，其機制砂單級最大壓碎值指標分布于江西省內機制砂平均壓碎值的兩側，最高為 24%，最低為 15%，離散大。撫州地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 21%，與江西省內機制砂平均壓碎值相同，且其機制砂單級最大壓碎值指標分布于江西省內機制砂平均壓碎值兩側，最高為 30%，最低為 16%，離散最大。上饒地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 24%，高于江西省內機制砂平均壓碎值，單個機制砂均高于江西省內機制砂平均壓碎值，離散小。宜春地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 15%，顯著低于江西省內機制砂平均壓碎值，單個機制砂均低于江西省內機制砂平均壓碎值，離散小。

　　2、結論(1)江西省機制砂平均細度模數(shù)為 3.0，處于中砂峰值。其中南昌、贛州、宜春地區(qū)機制砂細度模數(shù)相對較小，處于中砂范圍內，九江、撫州、上饒地區(qū)機制砂細度模數(shù)相對偏大，處于粗砂范圍。其地域特征明顯：九江地區(qū)因機制砂普遍偏粗，與細度模數(shù) 1.5 左右天然細砂進行搭配使用;上饒地區(qū)因區(qū)域內機制砂普遍偏粗，對于同強度等級混凝土配合比膠凝材料用量普遍偏高或普遍使用石粉進行搭配使用。其余區(qū)域常使用單一機制砂，因此機制砂細度模數(shù)控制相對適中。

　　(2)江西省機制砂平均石粉含量為 8.2%，已高于 GB/T 14684—2011《建設用砂》所規(guī)定的不高于 5%。其中九江、上饒地區(qū)機制砂石粉含量普遍偏低。南昌、宜春地區(qū)機制砂石粉含量普遍偏高。機制砂的石粉含量與細度模數(shù)呈線性關系，石粉含量的增大機制砂的細度模數(shù)呈遞減趨勢，相關系數(shù)是 R2=0.669，兩者關系較大。

　　(3)江西省機制砂平均 MB 值為 3.1g/kg。已高于 GB/T 14684—2011《建設用砂》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 值相對較高，且南昌區(qū)域為所分析區(qū)域最高達到 4.6g/kg。九江、贛州、宜春地區(qū)相對較低，其中贛州所分析樣品中有兩個樣品均符合 GB/T 14684—2011《建設用砂》所規(guī)定值。機制砂的石粉含量與細度模數(shù)呈二次函數(shù)關系，隨著石粉含量的增大機制砂的 MB 值呈遞增趨勢，二次函數(shù)的相關系數(shù)是 R2=0.100，兩者關系相對較小。

　　(4)江西省機制砂平均堆積密度為 1550kg/m3。符合 GB/T 14684—2011《建設用砂》所規(guī)定的不低于 1400kg/m3的要求。其中南昌、宜春地區(qū)機制砂平均堆積密度相對較大，接近 1570kg/m3，其余地區(qū)均接近 1540kg/m3。機制砂的石粉含量與堆積密度呈二次函數(shù)關系，隨著石粉含量的增大機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)的相關系數(shù)是 R2=0.651，表明兩者相關關系較大。原因是當石粉含量提高，機制砂填充更為充分，因此松散堆積密度逐步增加。

　　(5)江西省內機制砂平均壓碎值為 21%，符合國家標準 GB/T 14684—2011《建設用砂》中砂的單級最大壓碎值指標不得高于 30% 的要求。南昌地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 26%，為省內最高。宜春地區(qū)機制砂單級最大壓碎值指標平均值為 15%，為省內最低。