近年來，機制砂石產業(yè)迅速發(fā)展，干法生產成為行業(yè)的主要工藝之一，而干法生產機制砂石不可避免的產生大量石粉，如何利用好石粉成為下游混凝土企業(yè)的難題，也是影響砂石生產企業(yè)的痛點之一。

在2023年3月28日，由江蘇省砂石協(xié)會籌備組牽頭組織召開的以“打造砂石命運共同體，賦能綠色建材科技新發(fā)展”為主題的2023江蘇省砂石發(fā)展及綠色建材轉型升級專業(yè)論壇上，中國砂石協(xié)會融媒體中心專訪了中國建筑科學研究院總工程師冷發(fā)光，請他為我們講述——石粉的綜合利用及未來砂石骨料的發(fā)展方向。

中國建筑科學研究院總工程師 冷發(fā)光會

冷發(fā)光：機制砂的應用在我國是大勢所趨，隨著天然河砂的禁采和限產，機制砂的使用會越來越多。論壇上，據(jù)中國砂石協(xié)會會長胡幼奕介紹，目前我國機制砂石應用占比已超過80%，天然砂石的市場占比不足20%。機制砂最大的一個特點就是粉體含量較多，也就是所謂的石粉。同樣是石粉，不同的巖石、不同的工藝加工出的機制砂，石粉的含量和成分差別是比較大的，對混凝土性能的影響也有差異。到底怎么用，對于機制砂來說，石粉含量可參考國標、行標的相關規(guī)定。當然，對于某一個指標，目前指定的標準中有相一致的，也有不一致的地方，這是由大家根據(jù)不同的研究應用經驗所決定的。不同行業(yè)的工程對石粉的認識也不太一樣，經驗積累多少也不一樣，所以有差別。但是總體來說就在我們這次建筑用砂國標修訂以前，從國家整體角度說，石粉的用量是不能超過10%，國標修訂后Ⅰ類機制砂的石粉含量根據(jù)亞甲藍值判斷最高不超過15%，這個是對于普通的一般的工程。要是重要的工程，不能超過3%，如果在鐵路、核電等行業(yè)要求將會更嚴格。

隨著機制砂的應用規(guī)模越來越大，石粉的產生是必然的、不可避免的。如果不能合理使用，一方面會造成資源浪費，另一方面也會產生新的環(huán)境問題。如何把石粉利用起來，是我們必須要解決的問題。這方面，中國建材科學研究院做了很多研究，國家的課題、工程的實踐技術咨詢，包括我們在制修訂標準前后，本身做的一些研究工作，積累了不少經驗。在此次論壇的報告中，我介紹了新的石粉含量配合比設計思路。大家知道混凝土之所以成為科學，水膠比和強度有其基本的線性關系，這是我們對應學科的基礎。但是如果石粉的應用、配合比設計還按照傳統(tǒng)的方法，會發(fā)現(xiàn)它不滿足線性。我們發(fā)現(xiàn)如果適度調整一部分的話，就能把石粉用得比較好?，F(xiàn)有研究，包括工程實踐的經驗得出，石粉用量低于5%以下時不要算作膠凝材料，就算作機制砂中的石粉；如實際用量達到10%時，剩余的5%算膠凝成分，但又不是全部算。適當調整水膠比和膠凝材料，在去做配合比設計時，就會發(fā)現(xiàn)水膠比與強度在混凝土中呈現(xiàn)的規(guī)律性就比原來好得多。這樣既能夠把石粉充分利用起來，又能夠用得比較好，還能夠降低成本，解決固廢的問題。

中國砂石協(xié)會：面對不同巖性的巖石，其對應的石粉綜合利用有什么不同？

冷發(fā)光：巖性不同，石粉差別比較大。現(xiàn)在行業(yè)中用的相對比較成熟的是石灰石粉，無論在建工行業(yè)、水利行業(yè)都用得比較早。石灰石粉應用比較廣泛，主要是因為石灰?guī)r的巖性、強度、軟硬程度都適合，這種母巖做出來的石粉特性比較穩(wěn)定。大部分石灰石粉帶有一定的減水效果，所以混凝土的工作性可以得到改善，工作性一改善，水膠比就可以降下來，外加劑的用量也可以降下來了，混凝土的強度也不會受到影響。但片麻巖、花崗巖、凝灰?guī)r等的成巖作用不同，其產生的石粉吸附性差別非常大。如果說石灰石粉可以用到10%，那片麻巖石粉可能就不能用到10%。當然，這也需要看應用于什么樣的工程，不同的工程，石粉對混凝土強度、收縮、抗氯離子等性能的影響跟環(huán)境條件有關。

石粉的粒徑不同，對混凝土的性能就有不同的影響，這涉及到級配的問題。以前混凝土講級配，主要是講砂石的級配。但把混凝土做好，不僅僅局限于砂石，還需要與粉體、水泥、水泥摻和料混在一起講級配，這方面強調的是物理級配。對于不同材料匹配以后，它的化學產物微觀的匹配，叫化學級配。物理級配是填充，化學級配看物質的化學組成，兩個級配的綜合考慮將會對混凝土的制備技術有很大的提升。

中國砂石協(xié)會：我們了解到，砂石骨料的五大來源中有一部分是再生骨料。對于再生骨料破碎生產的砂石中含有的石粉和磚粉等粉體，是否也可以和傳統(tǒng)石粉一樣，將其應用于混凝土中？

冷發(fā)光：在再生骨料的標準中，需要區(qū)分它的應用場合，比如：再生混凝土做的骨料，我們將之分成優(yōu)等級和合格品，優(yōu)等級用于C30以上的混凝土，合格品用于C30以下的混凝土。因骨料本身有差別，其粉體差異就更顯著，再生粉體應用需與機制砂中的石粉應用區(qū)別開來，相關標準對其的應用摻量、指標及場合都有嚴格的規(guī)定。

中國砂石協(xié)會：您是研究高性能混凝土方面的專家，請您從高性能混凝土方面，為我們講解未來砂石骨料的發(fā)展方向。

冷發(fā)光：目前，國家基礎設施規(guī)模龐大，對大多數(shù)建筑工程來說，經過10年以上時間會出現(xiàn)收縮開裂及耐久性問題。延長建筑工程使用壽命，解決耐久性等相關問題是高性能混凝土的重要研究方向。其中對原材料的品質要求相當嚴格，用高品質砂石骨料才能真正做出高性能混凝土。

首先，在技術效果方面，高品質骨料制備的混凝土工作性容易滿足，不易開裂，水泥用量、膠凝材料、漿體、用水量及外加劑用量都可以降下來，在經濟值綜合程度上來說是非常好的。其次，高品質骨料制備的混凝土耐久性的提高對社會價值和環(huán)境價值貢獻更大。所以現(xiàn)在國家標準倡導的高品質砂石骨料在其粒形、級配及有害物質含量、合適的粉體含量等方面有著較嚴格的要求。優(yōu)質常規(guī)的原材料加上優(yōu)化的配合比設計，就能做出滿足設計要求的高性能混凝土，也對現(xiàn)在的“雙碳”“綠色”發(fā)展戰(zhàn)略非常有好處。