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让高品质砂石骨料助力高性能混凝土发展——访中国砂石协会副会长

来源:kok手机app作者:kok苹果版下载时间: 2022-08-13 08:48:31

  高品质砂石骨料是高性能混凝土重要的物质基础,全面影响混凝土的和易性、强度、耐久性,砂石骨料质量好,就可以控制和降低浆骨比,减少水泥与矿物掺合料用量,不仅提高混凝土性能,延长建筑物寿命,而且对实现“双碳”目标具有积极的意义。

  砂石是我国基础建设的重要原材料之一,几乎占到混凝土总量的70%~80%,在混凝土中可起到骨架或填充作用,可以抑制砂浆或混凝土收缩,防止开裂。其质量影响着混凝土的和易性、力学性能和耐久性。

  近年来,随着高质量的天然砂石资源枯竭,机制砂逐渐成为混凝土生产的主要原材料来源。如果人工砂石骨料质量差,级配不合理、粒形差、空隙率高、含粉量过高,不仅影响混凝土的抗渗透性和强度,对耐久性能也会带来很多不利影响。因此,在建筑结构越来越多样化、混凝土应用环境的差异性越来越大,严酷环境土木工程建设越来越多、对混凝土性能需求越来越高的当下,大力推进高品质砂石的发展尤为重要。

  那么,高性能混凝土对砂石骨料有哪些基本要求?他们之间有着怎样的关系?高品质砂石骨料的推广路径有哪些?带着这些疑问,本报记者于近日采访了中国砂石协会副会长、专家委员会主任,北京建筑大学教授宋少民。

  记者:近年来,砂石行业陆续出台多项国家产业政策,您能否介绍一下当前行业的发展现状?

  宋少民:砂石是工程建设中最基本且不可或缺的建筑材料。为了推动行业高质量发展,2019年工业和信息化部、国家发展改革委等十部门联合印发了《关于推进机制砂石行业高质量发展的若干意见》,明确提出到2025年,形成较为完善合理的机制砂石供应保障体系,产品质量符合GB/T 14684《建设用砂》等有关要求,以I类产品为代表的高品质机制砂石比例大幅提升,年产1000万吨及以上的超大型机制砂石企业产能占比达到40%等。2020年,为稳定砂石市场供应、保持价格总体平稳、促进行业健康有序发展,国家发展改革委等十五部门联合印发《关于促进砂石行业健康有序发展的指导意见》,明确合理控制河湖砂开采,逐步提升机制砂石等替代砂源利用比例,加快构建区域供需平衡、价格合理、绿色环保、优质高效的砂石产业体系,对砂石行业高质量和健康有序发展起到了重大的推动作用。

  除了这两个引领性的文件,近年来各部委、各省市也陆续出台了多个文件。一系列政策的密集出台,进一步明确了我国砂石骨料行业发展的方向、理念、途径和方法。

  当前,“科技引领、融合发展”已经成为行业发展的重要理念,“高质量发展”已经成为机制骨料产业发展的主旋律,行业的发展现状主要概括为以下几点:一是大型绿色现代化砂石骨料生产线如雨后春笋般迅速建设和投产,涌现出越来越多的绿色矿山建设和高品质骨料生产加工优秀企业。二是高品质机制骨料的新技术体系研究和标准化建设取得显著进展。为推动机制骨料技术和生产水平,近5年来,机制砂石骨料评价和控制技术的研究取得一系列创新成果,支撑了新技术体系的建立。三是装备和工艺技术进步显著。如2015年以后我国大型破碎机、筛分机等设备的设计、生产工艺技术整机水平有了显著提高,具备了成套装备的生产制造能力;规模企业依托自主开发的成套技术,广泛参与生产线建设工程总承包,带动了成套砂石装备的整体水平;先进的破碎设备、变频、智能控制等技术在砂石生产线上的快速推广,使节电效果明显提高等。四是砂石骨料产品质量存在的问题。虽然这几年的产业技术进展很快,但从整体上讲,高品质砂石骨料占比低,具体表现在级配、细度、粒形、石粉含量等方面存在问题。五是砂石骨料加工生产线设计存在的问题。当前我国机制砂石生产线设计的主力军是为水泥行业设计生料破碎环节的设计院,但是机制砂加工和水泥生产生料破碎从本质上差别很大,机制砂加工是对级配、石粉和颗粒形状有要求的。

  记者:您的研究方向主要是高性能混凝土,是什么样的契机使您走进砂石行业?您认为高品质砂石骨料与高性能混凝土存在怎么样的关系?在砂石行业,目前您主要从事哪方面的工作?

  宋少民:在2010年以前,我主要研究领域是绿色高性能混凝土,但随着优质河砂资源的日益匮乏和国家对河砂限采限挖力度加强,机制砂迅速成为主力砂源,随之而来的就是机制砂石的质量问题严重制约现代混凝土技术效果,严重威胁混凝土工程质量。这使我意识到,搞不好机制砂,推广和应用高性能混凝土,推行混凝土产业品牌化建设就是空谈,必须重视如何做好机制砂石,必须要花大力气去研究机制骨料的科学问题和技术问题。

  至于高品质砂石骨料与高性能混凝土之间的关系,我认为高品质砂石骨料是高性能混凝土重要的物质基础,全面影响混凝土的和易性、强度、耐久性,砂石骨料质量好,就可以控制和降低浆骨比,减少水泥与矿物掺合料用量,不仅提高混凝土性能,延长建筑物寿命,而且对实现“双碳”目标具有积极的意义。进入砂石行业以来,我在推进高品质砂石骨料发展方面进行了很多尝试,目前在中国砂石协会担任专家委员会主任,主要工作就是协助协会建立砂石材料的科学技术体系,推动产业技术发展,以及组织、协调全国研究砂石骨料产业技术的学者和相关生产与工程技术人员围绕机制砂石的制造工艺、装备、生产和产品质量等方面进行研究与创新,实现科技引领的目标和责任。

  记者:上一个问题您提到建立砂石材料的科学技术体系,请问在这方面我国都取得了哪些成绩?对于高品质砂石骨料您认为应该如何界定?为什么要加快形成机制砂石优质产能?

  宋少民:当前,砂石材料产品技术体系的重要成果主要有:利用分计筛余百分率替代或弥补仅用累计筛余带来的颗粒级配控制和评价缺陷。使用分计筛余百分率来限定各个粒径区颗粒含量范围,使级配要求更明确,可以精确表征和控制机制砂级配,生产更适合混凝土性能要求的机制砂。完善和重视比粒度的概念,认为由于细度模数与不同细度砂子的比表面积相关性差,无法准确评判机制砂的粗细程度,建议今后逐渐使用比粒度来表征砂子的粗细程度,并尝试将其应用到相关标准中。提出使用石粉亚甲蓝值精准控制石粉或利用石粉亚甲蓝值和石粉流动度比两个指标进行双控,实现了机制砂石粉的精准、合理控制。定义了高吸附性机制砂,提出了高吸附性机制砂石粉和细颗粒含量控制阈值,保障和提升了花岗岩、凝灰岩、片麻岩等高吸附性机制砂混凝土的性能。修改了相关标准中亚甲蓝值的定义,定义其为判定机制砂吸附性能指标。机制砂质量波动指标要求列入企业标准和相关机制砂生产相关规范,提出了机制砂需水量比综合评价指标,修改了机制砂泥块含量的检测方法,避免了石粉被当作泥块误检的情况。除此之外,依靠机制骨料新技术体系,编制和颁布了一系列标准。

  对于高品质骨料,主要指的是其颗粒级配、颗粒形状、坚固性、吸水率等主要技术指标均优于已有国家标准中的Ⅰ类砂、石要求的砂石骨料,以适应当前高性能混凝土和易性,以及大跨度、高耸结构、超高层建筑物泵送混凝土拌和物可泵性能的高要求,并能保证控制较低的浆骨比以稳定混凝土体积,降低开裂敏感性,满足耐久性要求。主要依据国家标准GB/T14684《建设用砂》和GB/T14685《建设用碎石、卵石》Ⅰ类和满足JG/T 568-2019《高性能混凝土用骨料》、CBMF38-2018《高性能混凝土用骨料》等标准来界定。

  目前,砂石质量差是影响混凝土性能和建设工程质量的重要瓶颈,我国基础设施建设高峰期估计还要持续10余年,我国必须尽快形成机制砂石优质产能,支撑混凝土产业推广和应用高性能混凝土,保障和提升建筑物质量和使用寿命,如果我们行业发展不够迅速,将贻误战机,制约和影响我国基础设施的质量和使用寿命。

  记者:在提升规模化优质产能,让高品质骨料走入混凝土企业方面,您认为砂石行业应从哪几个方面入手?当前,还存在哪些亟待解决的问题?

  宋少民:想要提升规模化优质产能,我认为可以从以下几个方面入手:一是必须树立“产品质量是高质量发展的核心和根本标志”的认知,没有了产品质量这个核心,再光亮的形象都是虚妄的。因此要持续在全行业弘扬高品质骨料的理念和追求,大力推广、宣传和培训高品质骨料的相关技术和标准规范。二是不断提升机制砂石产业化水平,例如要求企业建立实验室和质量控制体系,实现产品质量检测常态化,提供产品出厂合格证;定期举办砂石骨料技术、试验和管理培训;行业评优、评示范生产线和大型绿色砂石基地遴选都必须将产品质量作为重要评审条件。三是鼓励更多的企业参加每年全国砂石骨料大赛,让这个产品质量“大擂台”成为行业的风景线。

  尽管砂石行业在提升规模化优质产能方面已经取得了一些成绩,但当前仍有部分问题亟待解决。目前,砂石骨料对建筑工程的威胁主要来自混乱、失控的供应链,行业没有一个保证产品质量和绿色生产与运输的供应渠道,也就是说没有或准入条件过低,造成“游击队”洋洋得意、“主力军”垂头丧气的局面。这种格局不改变,砂石行业不可能高质量发展,建筑工程质量不可能充分保障。在这种情况下,要鼓励各省区市重塑砂石料供应链,要建立各地“混凝土砂石骨料供需”大数据平台,公开、透明,互相监督,要改变和肃清石屑披着机制砂的外衣混入砂石骨料供应链的情况,让合格和高品质骨料大量进入混凝土企业,成为主体。

  记者:您在行业工作多年,又对混凝土行业有着很深的研究,对于砂石行业下一步的发展,您有哪些具体的建议和意见?

  宋少民:砂石行业在实现高质量发展方面任重道远。为了实现这一目标,我认为下一步首先要科学合理布局,抑制局部地区产能过剩。目前,我国局部地区已经出现过度投放矿山开采权的情况,有些县级区域,投放十几个矿山,政府矿权招投标要考虑砂石供求大局,天价矿权不仅大大增加了砂石骨料制造成本,而且过度造成生态环境的损伤和修复压力,造成浪费和产能过剩。对于这种情况行业应设定区域砂石骨料产能布局的原则和上限,向政府和行业预警、通报产能布局过度的区域,抑制全行业盲目扩大产能的风险,并进行科学合理布局。

  其次,要建设行业信息化网络平台,推动砂石制造业的智能化水平。公开、透明的砂石行业信息化平台建设对于产业布局、生产统计、企业资格、供需销售、企业产品规格和质量、相关部门管理等都很重要。砂石骨料及破碎装备行业的发展日新月异,行业的发展机遇千载难逢。智能制造正在改变未来,将引发制造业革命,它不仅是单一设备的智能化,而且是贯穿产品设计、生产、销售、管理、服务等全生命周期的智能化。

  最后,不断加大科研投入,基础研究和应用研究并重,在砂石生产用岩石特征和要求,在砂石生产线设计路线、原则和典型模式,在“破碎整形、级配调整、质量监测、粉尘收集、废水处理、物料储运”等核心技术的装备、在机制砂石高性能混凝土理论和应用技术等方面持续研究与创新,为砂石行业高质量发展提供强大动力和引擎。

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