作者:北京建筑工程學院 陳家瓏

　　編者按：混凝土骨料即建筑用砂石的質量約占混凝土質量的七成多，我國骨料質量問題仍是當前的主要問題。作為混凝土骨架材料，作者在下文中的有這樣一段話：這種"開采和消耗自然資源的最大的產品，產用量居世界第一。我國重要礦產品名錄中卻沒有它，也沒有行業規劃。各地也是臨時應對，沒有按工業產品認真管理，在全國各地工商企業產品名錄登記中，關于骨料名稱竟達65種。用一盤散沙形容建筑骨料生產行業非常形象"。作者提出這些問題的警示意義在于從落實節能減排、保證工程質量和人民生命安全方面考慮，希望也應該引起建設建材行業內外、管理統籌單位的足夠重視。下文為作者發給本刊的新年專稿，現推薦給混凝土業界。

　　摘要：本文綜述了我國骨料的生產應用和資源多樣化的現狀，分析了存在的問題并提出解決的建議，指出砂石骨料的質量問題仍是當前的主要問題，需從提高認識、加強規劃、建立生產準入制度與大型生產企業及強化標準等方面著手解決。

　　關鍵詞：骨料；混凝土；人工砂；

　　5年前，筆者曾寫過一篇文章《我國混凝土骨料的現狀與問題》，主要針對我國天然礦石資源短缺、亂采亂挖砂石現象屢禁不止、砂石質量完全失控的現象提出應提高對砂石重要性的認識，引導砂石行業成為保護環境、開發建設用地、充分利用廢棄資源的主力軍的想法。現在看來，在保護自然資源、生產人工骨料、利用廢棄工業廢棄資源上有了明顯的進步，但骨料質量問題仍是當前的主要問題，質量是表面問題，根本原因仍在認識不足，需從提高認識和加強管理的方面著手解決。

　　一、一個被忽視但又離不開的行業

　　建設用骨料，建筑和水利業如此稱謂，建材和交通業又稱集料，實際上就是俗稱的建筑用砂石。它主要用于工程基礎、混凝土、砂漿和相應制品。近兩年的每年用量測算高達90億噸主要左右，是2001年的5倍（測算依據，砂石產量主要是根據水泥當年的產量再考慮配制成混凝土、砂漿或制品時水泥與砂石骨料的大體比例估算。2008年水泥產量為14億噸，今年已達16億噸，其中，出口不到3%，即平均年用量為14.5億噸，按水泥比砂石1：6計算，砂石用量約為87億噸，再加上路基用砂石料、瀝青混凝土等所用砂石）。按平均價格20元/噸計算，直接年產值1800個億，是開采和消耗自然資源的最大的產品，產用量居世界第一。混凝土骨料的質量約占整個混凝土質量的75%，是作為混凝土骨架的材料。因此，骨料的性質對混凝土的影響很大。特別是隨著混凝土技術和應用的迅速發展、骨料資源的變化以及生產工藝的改變，其影響和作用越來越大。但是我國重要礦產品名錄中卻沒有它，也沒有行業規劃。各地也是臨時應對，沒有按工業產品認真管理，在全國各地工商企業產品名錄登記中，砂、沙、砂子、河砂、砂石料、沙子機碎石、建筑石開采等關于骨料名稱竟達65種。用"一盤散沙"形容建筑骨料生產行業非常形象。然而，就是這樣的一個產品，這樣一個行業，卻對貫徹建設資源節約型、環境友好型的可持續發展的國策有重要影響，對落實節能減排有重要意義，對保證工程質量和人民生命安全有重要的作用。

　　二、當前存在的問題

　　1.對骨料的重要性仍認識不足，缺少規劃，骨料生產和質量落后導致后患無窮

　　由于傳統的觀念，人們對骨料的認識普遍存在著不足，認為骨料在混凝土中的作用只是填充，骨料質量無所謂，只要多加水泥就行。市場上，不管骨料來自何方，質量如何，只要有貨供應即可。事實上，即使對普通混凝土，這種認識也是錯誤的。混凝土不僅要強度，還要施工性（和易性）和耐久性。骨料的性質對上述性能均有影響。骨料的強度、表面特征、清潔度、級配、顆粒形狀、最大粒徑、含泥量和泥塊含量等會影響混凝土的強度。骨料的級配、粒型、吸水率、表面特征、黏土礦物含量等會影響混凝土的施工性。骨料的級配、孔隙率、孔結構、滲透性、飽和度、結構和構造、黏土礦物、彈性模量、熱膨脹系數、硬度、有害物質等會影響混凝土的耐久性。

　　上世紀90年代后，全球混凝土的發展趨勢是發展高性能混凝土（HPC），而HPC的發展必須有高質量的骨料。我國混凝土方面的專家把骨料的質量視為制約我國混凝土發展的關鍵。認為當前混凝土質量不好的主要原因是骨料質量太差。2008年北京市砂石市場抽檢結果：砂子含泥量、含石量嚴重超標，骨料級配不合格現象普遍（砂：不合格為70%-100%，石：不合格為56%）。級配是骨料的最基本的材性，對混凝土的所有性質都有影響，也是人工生產中完全可以控制的指標，但這樣的指標尚不能保障，砂石質量可見一斑。我國《混凝土結構耐久性設計規范》中規定，"為保證混凝土密實性和體積穩定性，應滿足骨料級配和粒形的要求，并采用單粒級石子兩級配或三級配投料"。目前，一些企業采用粗骨料三級配甚至四級配，把空隙率控制在38%左右，有的企業，細骨料采用兩級配，合理的利用了采礦廢物尾礦砂，生產的混凝土無論從質量還是經濟上都取得了好結果。而寧波市一些工程因使用淡化海砂的氯離子超標造成鋼筋銹蝕，建成一年多就無法使用，天津市某工程使用風化砂配C20的混凝土強度僅達到C10。

　　近兩年，我國高性能混凝土需求量越來越大，特別是高鐵和高速公路建設發展迅速，對混凝土的強度等級、施工性及耐久性都提出了很高的要求。然而，由于骨料生產受地域的限制，一些毫無骨料知識的農民紛紛包下山頭，購買設備生產骨料，仍停留在幾十年前的生產方式上，只不過設備有所改變。95%以上的生產廠沒有試驗室，《建筑用砂》、《建筑用卵石、碎石》國家標準中規定的出廠檢驗根本沒有落實，要求提供合格證更是形同虛設。筆者曾經親自考察過山西幾個農民投資建廠，而其生產骨料的礦石風化嚴重，根本不適合生產建筑骨料。筆者還接到過砂生產企業負責人詢問什么是粗砂、什么是中砂的電話。而這些還是守法的，非法采砂的質量就更無從談起，而一些工程由于工期和成本的限制，一些其它因素的影響，很難保證這樣的骨料就不會用在工程上。質量不合格的骨料對工程的危害不是當時就顯現的，特別是其對耐久性的影響是長期漸變的，無疑給工程質量埋下隱患，"豆腐渣工程"由此產生。

　　對骨料重要性認識不足還表現沒有規劃和計劃上。近幾年，中央和各地政府越來越重視對自然資源和環境保護，紛紛出臺對骨料開采的限制規定，但多是只限不疏或計劃不全面與長遠，而市場需要并未發生改變，結果是盜采盜挖泛濫，反倒加劇了對資源和環境的破壞。有關非法采砂的報導已是媒體陳舊但又不得不經常提起的題目。上網查"非法采砂"，有關報導從去年5月的178,000項又增至當前的245,000項。在河道挖砂影響了堤岸安全，河勢穩定、防汛排洪、水路交通設施、魚類生存環境；農田和古河道中挖砂形成毀壞了土地、砂石坑千瘡百孔留下后患，曾多次發生過兒童在沙坑被淹致死的悲劇；城市山地石料開采，嚴重破壞了城市景觀和綠色植被。另外，骨料在生產和運輸過程中還造成對空氣和環境的污染，同時，也浪費自然資源和造成稅收大量流失。

　　2.資源的新變化使骨料面臨更嚴格的要求

　　由于對自然資源的嚴格限制和人工砂標準的出臺，5年來，我國人工砂發展迅猛，在大城市產用量已占70%以上。天然骨料多為水成，經過大自然的加工，產生過程和開采工藝基本一致，因此，其成分基本為硅質，粒型為球體、表面光滑、比表面積小，堅固性普遍合格，不同僅為級配與雜質。由于天然級配無法人為控制，又受成本和資源的限制，天然骨料除含泥量、氯離子含量等有害物質控制較嚴外，其它盡管不合格，在普通混凝土的使用中也不會產生很大的問題。而人工骨料因所用原料的礦物成分、結構和構造不同，加工機械與工藝不同，它的顆粒級配、粒形、石粉含量等會差別很大。比如，用專門設備生產的機制砂，其級配、細度模數均可做到優于天然砂，粒型完全可與天然砂媲美。而利用各種尾礦生產的顆粒級配多為兩頭大中間小，粒型呈三角體或方矩體，棱角尖銳，有的片狀顆粒較多，細度模數在1.5~4.0之間，石灰巖砂多數偏粗，鐵尾礦砂偏細，干法生產的人工砂含有10%以上的石粉等。但這還只是表面特征。由于礦物成分的不同，不同成分的人工砂對混凝土的影響也不同。筆者專門用小于75μm的石粉進行了試驗，分別用不同成分的不同細度石粉、外加劑和水泥做水泥凈漿流動度和砂漿流動度試驗。發現石灰巖石粉吸水性能較低，摻在混凝土中能起減水作用，只要通過合理的配比設計，可替代部分水泥和摻和料，提高混凝土密實度及多方面性能，降低成本。北京某公司已進行了大量的工程實踐并取得可以用特制石粉取代100kg/m³以上水泥與礦物摻和料好效果。但砂巖的石粉不但不減水，用水量反而要顯著的增加，處理不當會影響混凝土的施工、強度及耐久性。另外，干法生產的人工骨料，與天然骨料有一個明顯的區別，其"吸水飽和度"很低，配制混凝土的坍落度損失很大，給施工帶來了麻煩，特別是再生骨料和大部分硅質人工骨料，這種現象非常明顯。[Page]

　　在日益重視循環經濟和節能減排的大環境下，各種工業廢棄物都積極開發出路，面對年排數億噸的各種尾礦、廢石和廢渣，骨料行業確實能在綜合利用上發揮作用。這幾年，有關廢物做骨料的標準紛紛制定。僅今年一年，就有《混凝土用再生粗骨料》、《混凝土用再生細骨料》、《普通預拌砂漿用鋼渣砂》、《泡沫混凝土砌塊用鋼渣》、《外墻外保溫抹面和粘接用鋼渣砂》、《混凝土多孔磚和路面磚用鋼渣》、《道路用鋼渣》等多項標準通過審查待批。這就對骨料的生產和使用提出了更高的要求。如果，還是不重視骨料質量，不認真執行標準，不僅不能利用好這些再生資源，反而會給工程帶來危害。

　　三、解決骨料質量的若干建議

　　1.提高認識，加強規劃

　　提高認識分兩個方面，一方面要加強宣傳教育，從思想上重視，另一方面，要采取切實可行的制度和措施保障。

　　加強規劃是重要措施之一。由于歷史和資源的原因，骨料是地域化很強的材料，主要由當地政府負責骨料的規劃，但骨料的生產與使用涉及到水利、國土、環保、建設、建材等多個管理部門，以前是各管一面。現在，由于建材職能管理部門的撤消，消弱了對骨料的規劃和管理，更應當由政府作出統一具體的規劃。規劃要堅決執行科學的發展觀，做到骨料生產規劃與城市總體規劃相銜接，當前與長遠相結合，產用兼顧，合理布局。根據各種資源的分布特點、市場對骨料的需求、城市綠化及城鄉建設用地需要來確定禁采區、限采區與開發區。走開采、造地、綠化為一體的良性循環之路。有計劃地改造利用山丘坡地、古旱河道開發骨料，增加土地復墾和建設用地，保護自然景觀。

　　骨料是資源性產品，不能只靠市場調節。單純市場調節的結果就是價格瘋漲，盜采盜挖泛濫。規劃一旦確定，就應該有相應的穩定性以吸引各種渠道的投資，特別是民間的投資。骨料生產企業的投資主體主要來自民間，有些地區，開采證一年或兩年一辦，時間太短。骨料開采的短期行為和不重視質量與政府政策的不確定性有很大的關系，很多企業并非不想作大做強，不想環保，而是怕政策一旦變化，大和長遠的投入根本無法收回。政府的計劃不周，往往會給社會增加成本，不少事例證明，開始收到的采砂承包款遠遠小于事后付出的治理費用。

　　骨料開采僅靠當地政府規劃是不夠的，北京市目前面臨骨料短缺的事實說明，臨時依靠鄰近地區走市場調節還可以，從長遠看，各地都要保護資源與環境，資源緊張是遲早的事。因此，國家也要有全面的規劃。同時，骨料生產還涉及國土資源問題，國家應加強監管，對大量骨料資源的使用應由國家審批并協調各地區的產用關系。另外，還要通過必要的行政手段解決骨料統計渠道不通的問題，保證信息流暢與準確。

　　2.建立行業生產準入制度，建立穩定的大型生產企業

　　要提高骨料生產行業的素質，必須提高生產企業準入門檻。在多數地區，其它混凝土制品的生產都是有一定要求的，起碼要有試驗室，必要的質量控制設備和人員。骨料也是關系到工程結構安全的重要產品，然而，目前即使合法骨料生產企業也只要取得開采證就可以生產，沒有其它準入條件，這種情況必須改變。骨料生產企業起碼要按照產品標準中出廠檢驗要求的項目建立基本試驗室，配備相應技術人員。否則，保證骨料質量永遠是空談。其次，要有一定的產能要求，我們應該像整治小水泥一樣下決心整治小骨料生產企業，合理利用資源。第三，還要提出環保要求，筆者訪問德國一家開采天然砂的骨料生產企業以為進了一個花園，滿目青草綠樹，根本見不到一點灰塵。最后，還要有治理恢復要求，通過開采骨料后還給社會依然應是青山綠水，外加建設或農業用地。要達到上述的目的，建立穩定的大型生產企業至關重要。

　　我國各地的建設都處于高潮期，骨料用量只增不降，因此，解決骨料問題不是權宜之計，一定要長遠考慮。每個城市只有建立幾個大型骨干企業才能保證骨料的產量與質量、穩定價格、保護環境、解決建設用地、消納工業廢物等，達到綜合效益，在特大城市尤為重要。北京市通過利用鐵礦、石灰石礦等礦山企業來生產骨料，年產骨料達2500多萬噸，即處理了采礦過程中的廢石和尾礦，又解決了1/4的骨料資源，且產品質量穩定、環保效果良好。我國香港也有很好的經驗。香港政府按規劃與骨料生產企業訂立了長期和詳細的合同，規定了采掘量、綠化及美化指標（植樹、種灌木、種草、建山水渠）、礦場排水、排污及浮塵標準，企業15年后要將經綠化的石礦場將交回政府作住宅用途，真可謂一舉多得。而且，企業也認真執行，可以做到與居民小區只相隔幾百米而相安無事。

　　2.強化標準，嚴格執行

　　目前，國家有《建筑用砂》、《建筑用卵石、碎石》兩項標準，各行業又都有各自的標準或規范。各行業的規范和標準多數是強制性的；構成混凝土的水泥、外加劑等產品標準也全是強制性的，唯獨占主要比例起骨架作用的骨料仍然是推薦性標準。去年，國標委曾經下達了建筑用砂修訂為強制性標準的計劃，但由于社會對骨料重要性認識的不足，又改回推薦性。這就工程質量帶來問題，就像2008年震驚中外的毒奶粉事件一樣，問題表現為奶粉，實際出在奶源，控制建設骨料的質量就相當于控制奶源。要防止毒牛奶事件的重演，就必須從源頭抓起，強化標準，并嚴格執行，上述無出廠檢驗和產品合格證的現象不能再熟視無睹。否則，將直接影響工程質量，涉及工程壽命和人身安全，威脅建筑、鐵路、橋梁與水電設施的使用，影響節能減排、發展循環經濟及保護資源與環境。

　　參考文獻：陳家瓏，方源興，我國混凝土骨料的現狀與問題，《建筑技術》，2005，34（10）：726-728

　　作者簡介  陳家瓏 ，男，北京建筑工程學院教授

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