人工砂是指经除土处理的机制砂、混合砂,由机械破碎、筛分制成的,粒径小于4.75 mm的岩石颗粒,但不包括软质岩、风化岩石的颗粒。 混合砂的定义是:由机制砂和天然砂混合制成的砂。混合砂没有规定混合比例,只要求能满足混凝土各项性能的需要。一旦使用混合砂,无论天然砂的比例占多大,都应当执行人工砂的技术要求和检验方法。
机制砂目前基本为中粗砂,细度模数在2.6-3.6之间,颗粒级配稳定、可调,含有一定量的石粉,除150μm的筛余有所增加外,其余筛余均能满足标准天然砂1区、2区要求,粒型多呈三角体或方矩体,表面粗糙,棱角尖锐。但由于全国各地机制砂的生产矿源的不同、机制砂机械和工艺不同,出机制砂粒型和级配可能会有很大的区别,比如,有些机制砂片状颗粒较多,有些机制砂的颗粒级配为两头大中间小,但只要能满足国标中对人工砂的全部技术指标,就可以在混凝土和砂浆中使用。机制砂的粒型和级配都是可以调整和改进的,在这一点上,人工砂于天然砂有着本质的区别。混合砂随机制砂的掺入比例而降低其上述特点。
与条件相同天然砂相比,人工砂在配比设计、其它材料、成型养护条件都相同的情况下,配置出混凝土的特点是:塌落度减小,混凝土28d标准强度提高;如保持塌落度不变,则需水量增加;但在不增加水泥的前提下水灰比变大后,一般情况下,混凝土实测强度并不降低。按天然砂的规律进行混凝土配比设计,人工砂的需水量大,和易性稍差,易产生泌水,特别在水泥用量少的低强度等级混凝土中表现明显;而如果根据人工砂的特点进行混凝土配比设计,通过合理利用人工砂中的石粉、调整人工砂的砂率,是完全可以配制出和易性很好的混凝土。普通混凝土配比设计规程的配比设计方法完全适用于人工砂。
最适合配制混凝土的人工砂细度模数为2.6-3.0,级配为2区。人工砂在配制填加外加剂的混凝土时,对外加剂的反应比天然砂敏感。人工砂配制的高强度泵送混凝土在泵送过程中不易堵泵。正确使用人工砂的混凝土密实度大、抗渗、抗冻性能好,物理力学性能和长期耐久性均能达到设计使用要求。人工砂特别适于配制高强度等级混凝土、高性能混凝土和泵送混凝土。
从20世纪60年代起我国就开始用当地石材进行机制砂生产工艺、技术性能和应用于混凝土和砂浆的研究,并开始在工程上使用。从70年代起,贵州省已在建筑上大规模使用机制砂,并制定了地方标准。90年代以来,北京、天津、上海、重庆、广东、福建、浙江、河北、山西等省市都有了人工砂生产线,进行过人工砂的使用研究。大量的工程实践证明了使用人工砂在经济上是合理的,技术上是成熟的。工艺成熟的机制沙生产线已有多条,生产人工砂的设备与技术完全具备,国内、外有不同的品牌、型号的制砂设备可供选择。
与此同时,还应注意人工砂的使用过程中出现的问题。比如说正确认识和利用石粉,人工砂的质量控制以及对使用者的管理等问题。只有这样,才能使建筑用砂质量得到有效的保障和提高,工程质量也就进一步得到保证和落实,使人工砂的生产和使用一开始就有高起点,以带动整个砂石行业