关于石头碎沙的研究应用,国外最早开始于上世纪三四十年代。当时,针对石头碎沙,采用先分级生产、后进行掺配的方法,生产出的石头碎沙级配较好,因此用石头碎沙代替天然砂配制的混凝土被广泛应用到工程中。据统计,欧美等工业发达国家将人工砂纳入其国家标准的时间至少30年以上。在挪威,1982年时,人工砂占总用砂量的44%;到2002年,人工砂的比例上升到77%,达到3500万方。在日本,20世纪80年代时,人工集料与天然集料的比例,大约为1:0.9;到20世纪90年代时,则上升到1:0.5。
在国内,专门生产石头碎沙作为制备混凝土的基本组分来代替天然天然砂或山砂,是上世纪60年代发展起来的。之前,只是在一些大型水利工程中尝试过将石料厂碎石后的下脚料当细集料用,但这些下脚料由于并非专业加工生产,粗细不均,石粉含量难以控制,级配很难达到建筑用砂的要求,所以并非有真正的石头碎沙混凝土。自上世纪60年代后,因受地域所限,贵州地区开始以石料为原料,进行石头碎沙的加工和应用研究;从70年代开始,制定了地方标准,并大规模应用石头碎沙。随后云南、河南等地也相应制定了地方标准。随着这些地方标准的实施,对于我国西部及黄河以北等地区来说,都不同程度地缓解了中粗天然砂缺乏的矛盾。
90年代,随着国内经济建设步伐的加快,各地均大兴土木,为适应公路、桥涵、市政建设、工业和民用建筑、水工建筑物等基础工程建设的需求,人们加快了对天然砂石料的开发利用,结果造成天然砂资源因过度开采呈枯竭之势,天然砂的市场供应已经远远不能满足各地方工程建设的需要,造成了那些“贫砂”地区砂价的昂贵、工程成本的增加。据统计,1998年全国水泥总产量达到6~7亿m3,按照1m3混凝土所需砂石料为1.3m3来计算,全国仅砂石料所需量为8.45亿m3,折算成重量为12.25亿吨,数量十分惊人,单凭天然砂的供应显然是极为紧张的。1997年底,在昆明出现了第一家以生产石头碎沙为目的的中外合资企业。在重庆,从1997年开始,也陆陆续续出现了专门生产石头碎沙的厂家。所以,综合来看,开发利用石头碎沙石料成为一种必然趋势,在云南、重庆、浙江、湖北等地,石头碎沙已经初步应用在工程实际中,取得了良好的技术经济效果。北京、上海、天津、广州、浙江等地因有了大规模的石头碎沙生产线,促使其应用技术得到发展,使石头碎沙得到广泛应用。
但石头碎沙对天然砂在混凝土中的替代技术目前并不系统,除了石头碎沙材料的质量检测标准外,尚无其他统一的全国标准,只是由少数有石头碎沙应用经验的地区制定了地方标准(比如重庆市),这为石头碎沙混凝土技术的发展和普及带来了不利的影响。目前石头碎沙混凝土技术开发主要集中在石头碎沙的制备方法及建立质量控制体系、石头碎沙石料在高强或高性能混凝土中的应用、石头碎沙对基准混凝土中天然砂的等效替代技术及配合比中系数的修正、石头碎沙对混凝土力学性能和耐久性能相对于天然砂的影响规律等方面。可以说,用石头碎沙替代天然砂的技术对于正处于欣欣向荣的发展建设时期的我国来说,有着不可估量的资源化效益,随着工程实际中进一步的研究,石头碎沙混凝土一定会发挥出越来越多的实际作用。
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