关于混凝土骨料若干问题刍议

马旺坤1 胡紫日2 王 冬1 李奕腾1

（1．建筑材料工业技术情报研究所北京100024;2．北京盛和诚信混凝土有限公司北京100103）

中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会将于明中下旬在北京举办首届外加剂应用技术大赛，其主题是“聚羧酸系减水剂与低品位骨料的相容性”。许多业内人士提出：这样的主题，是否有鼓励使用不合格骨料之嫌。为此，笔者就混凝土骨料及其应用技术等几个方面，谈一些粗浅的想法和意见，与同行交流。

一、混凝土骨料现状及未来趋势

（一）混凝土骨料资源现状与趋势

混凝土骨料的主要来源有天然岩石、河卵石、天然河砂，还有部分尾矿石和尾矿砂，以及淡化海砂等。骨料在单方混凝土中大约为1.9t，占单方混凝土总重量80%左右，是混凝土的主要组成部分。近年来我国建筑业飞速发展，对砂石骨料消费巨大。据国土资源部统计，2012年，全国砂石土矿山设计生产规模总量约54亿吨／年，实际生产规模总量约41亿吨／年，年度砂石土消费总量约75亿吨。大宗建筑材料的消耗必然需要庞大的自然资源支撑才能满足市场的持续性需求。然而，据国土资源部统计，截至2012年底，全国砂石土矿山总查明资源储量约2800亿吨，总保有资源储量约2300亿吨，截至2011年底，我国石灰岩矿产累计查明矿产资源储量为1098.32亿吨。按照资源储量2800亿吨，年消耗量41亿吨保守估算，目前储量仅能满足约68年的使用，资源储量情况相当紧张。

另外，体量巨大的砂石矿的开发和利用，应该将环境因素放在首位。矿山的开发，特别是作为体量巨大的地上砂石矿山的开发，不加限制地移去山体会引起局部小气候改变，甚至使季风风向发生改变，严重者造成生态灾难，更有甚者会造成地质灾难。砂石矿山的开发利用不仅是砂石行业或建筑行业的事情也是整个社会的事情。因此，矿山的开发在探明储量的基础上应在环境因素的前提下有所折扣。况且，目前可用的矿藏更少。

为此，在资源情况紧张的情况下，一方面应加紧探明新的矿藏；另—方面，应科学、合理、充分、有效地利用现有矿藏，避免浪费，同时，应在保证混凝土质量的前提下采用工业固体废弃物，减少对自然资源的依赖，才能保障建筑行业的可持续发展。

（二）混凝土骨料应用现状与趋势

混凝土的骨料按粒径分为粗骨料和细骨料；按形成过程分为天然骨料和人工骨料。目前检验骨料的标准主要有《建设用砂》(GB/T14684-2011)、《建设用卵石、碎石》(GBIT14685-2011)和《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》(JGJ52-2006)。标准中主要针对骨料的粒级（颗粒级配、细度模数）、含泥量等指标进行了规定，达不到技术要求的，即为不合格品。

目前，我国混凝土行业特别是预拌混凝土行业使用的细骨料，往往达不到上述标准的要求。主要不合格项是细骨料的粒级和含泥量。究其原因有这样几点：优质河砂采挖殆尽或禁采；粒级方面，天然细骨料由于其天然属性，无法始终达到标准要求；人工细骨料则是因为有的加工设备工艺落后，致使产品无法完全达到标准要求；含泥量方面，主要原因是通过水洗降低含泥量的方法，增加骨料生产企业的成本，进而增加混凝土生产企业的采购成本，在水资源匮乏的地区水洗也是不现实的。另外，负压去粉的方法对潮湿天然河砂难以有效去除泥粉，对人工细骨料则会产生大量粉料处理与堆放的问题。因此，供采双方都有意无意地降低了使用标准，大量含泥量超标的细骨料被应用于混凝土中。以北京地区为例，几乎没有一家混凝土搅拌站只使用符合上述三个标准的骨料。

所谓“不合格”骨料之所以能够大行其道，其最根本的原因就是：获得所谓合格骨料的途径越来越少，甚至在有的地区，根本无法获得合格的骨料。

骨料标准规范中粒级指标的规定，主要是考虑了混凝土作为一种非均质复合材料，空隙率应该尽可能低，从而推算出来的理想标准值，或者根据以前某个时期常用的、可以大量获取到的、且能够获得较低空隙率的天然砂骨料为模板设计的；而含泥量指标的确定，更多是出于对强度和耐久性方面的考虑。但这些指标，并不是所有地区的天然骨料能够直接达到的。同时，也不是所有地区都能有适合加工成合格骨料的石灰石矿、石英矿或其他矿物资源。

随着资源越来越匮乏，很多地区对矿产资源进行地域保护，限制甚至是禁止开采天然砂和矿山，采取越来越严格的节水控水措施。可以说，所谓合格的骨料，只会越来越少，混凝土行业将不得不未雨绸缪，直面日益劣化的骨料形势。在不远的将来，对于所谓“不合格”骨料，很可能不是不允许使用的问题，而是如何使用的问题。

（三）“不合格”骨料的问题和应对措施

由于骨料标准中指标较多，我们仍以粒级和含泥量两个指标展开讨论。

粒级分配不合理，会导致空隙率上升，浆体包裹性差，流动性降低。一般解决的办法是：通过混凝土试配，尽量从能够采购到的骨料中找到尽可能合适的配合比；提高胶凝材料用量；通过调整外加剂性能达到改善混凝土工作性，保证混凝土力学性能。

含泥量升高，一般认为会导致工作性差，特别是坍落度损失增大，混凝土力学性能下降，耐久性降低。一般的解决的办法是：通过试配，适当提高胶凝材料用量，保证混凝土力学性能；通过调整外加剂性能和用量保证混凝土的工作性。

由此可以看出，提高胶凝材料用量和调整外加剂是解决工作性和保证力学性能相对简单有效的办法。至于是使用高品质合格骨料还是增加胶凝材料和调整外加剂，混凝土生产企业往往通过简单的成本对比即可得出结论。

耐久性问题则比较复杂，一般认为，含泥量会直接影响混凝土耐久性。提高胶凝材料用量，对提高耐久性能有一定帮助，而外加剂由于本身并不参与水化反应，对水化产物的种类和数量影响不大，所以无论如何使用，都不能最终有效抑制“泥”对混凝土耐久性的负面影响。

（四）骨料含泥量与混凝土的耐久性

我们常说材料科学就是试验科学，那么骨料中的含泥量究竟对混凝土耐久性有哪些影响，又有哪些试验结果支持这些理论呢？

我们查阅了知网(www.cnki.com)，时间段选择2006年至今的10年时间，设定条件为“含泥量”并含“耐久性”。结果表明：“主题”检索到93篇，“摘要”检索到36篇，“教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 ”检索到27篇，“篇名”只检索到1篇。而这其中，真正有数据说明含泥量和耐久性之间关系的更是寥寥无几。

出现这样的情况，当然不排除有些专家学者或专业技术人员做了这方面的研究工作，却没有与大家分享，但更主要的原因可能有这样几点：混凝土耐久性研究费时费力，且重复性较差，相关实验做的比较少；所谓“泥”，只是笼统的说法，中国幅员辽阔，各地区的泥的矿物组成差异极大，要想得出所谓“泥”对混凝土耐久性影响的结论性研究成果，是相对困难的。

在这样的检索结果面前，我们不得不接受这样的事实：关于骨料中含泥量与混凝土耐久性的相关性试验研究，做的还是太少了，得出的结论并不具有在全国范围内的普适性。

二、现行标准规范与科研和工程实践之间的关系

在建筑材料行业，产品标准和应用技术规范是约束行业行为、保证行业健康持续发展的必要手段，科研和工程实践则是为这些标准和规范提供科学依据，两者应该是相辅相成的关系。应该看到，标准和规范是需要不断修订和完善的，特别是当标准规范与工程实践严重脱节的情况下，更加有必要对标准进行有效修订，否则与没有标准无异。此外，不能以“突破了现行标准规范”为理由，否定在不断变化的条件下产生的新事物。回顾近30年的混凝土行业发展历史，粉煤灰、磨细矿渣、高效减水剂和聚羧酸系减水剂等等，每一种新型材料的出现，都会伴随着质疑之声。当然，正是在这样的质疑声中，我们的科技工作者和一线生产实践人员，通过大量的试验数据和工程实践，验证了这些材料的可行性，并制定和修订了相关的标准规范，让质疑转变为认同。

同时，还应看到其中更深层次的内容，即这些新材料被使用，都不是偶然的，一定是社会生产实践的需要，为这些材料提供了市场和应用的可能性。以粉煤灰为例，作为工业副产品，当年因为其成分的不稳定性，曾饱受质疑，搅拌站不敢用，施工单位不让用，政府甚至为使用粉煤灰制定了奖励政策。但随着工业化进程，粉煤灰量越来越大，必须治理成为主要矛盾，在这样的形势下，各部门被迫转变思想，积极投入研发，研究粉煤灰的应用技术。时至今日，已经很难想象，预拌混凝土中离开了粉煤灰会是怎样的情景。

“不合格”骨料与当年的粉煤灰，也有很多相似之处。必须承认，“不合格”的骨料较之合格骨料，一定有不足之处，但这并不意味着就应该禁止使用。在资源紧张、合格骨料越来越少的情况下，如何科学、合理地使用“不合格”骨料，是不得不面对的现实与趋势，这也是需要广大科技工作者深入地做一些基础性研究的。

对于“不合格”的骨料，特别是粒级和含泥量不合格的骨料，我们觉得称之为“低品质骨料”或“低品位骨料”更为合适。相对于水泥，粉煤灰和矿渣粉都是低品质胶凝材料，相对应以石灰石为主要成分的骨料，粘土类矿物质含量较高的骨料，就成了低品位骨料。但这类材料并非全部不能使用，特别是在标准需要不断修订的情况下，更不应该用合格与不合格来简单判定，更不能简单地用现行规范来约束。

目前有一种观点，就是应该大力提倡使用人工制成的高品质骨料，也有称为高性能混凝土专用骨料的。这里，我们不能妄断这类骨料的应用前景，因为我们不能用一种治学态度，去质疑一种新材料（称为新品质更为合适）。否则，浪费矿山资源、增加运输能耗、不利于固废消纳……任何一条模棱两可的质疑理由，在没有充分数据调研的前提下，都可能导致新的没有意义的争论。

混凝土骨料的质量和应用均因其体量巨大而成为一个涉及面甚广的课题，涵盖了材料学、管理学和环境科学等多方面内容，完全论述清楚，需要进行更深入的研究。但应该看到，作为混凝土中必不可少的组成部分，骨料被越来越多的科技工作者去研究，并不断取得成果，是件利国利民之事。

中国混凝土与水泥制品协会外加剂应用技术分会作为外加剂企业与混凝土生产企业沟通交流的平台，主要作用是“提供服务、反映诉求、规范行为”，在混凝土生产企业普遍使用（或者是不得不使用）低品质骨料且希望通过外加剂来改善混凝土品质的情况下将举办首届外加剂应用技术大赛，并不是鼓励使用不合格骨料，而是本着发现问题解决问题的原则，为低品质骨料的科学应用做一些有益的探索，同时促进外加剂行业的技术交流和技术进步，进而促进混凝土行业的发展。

作者简介

马旺坤，1988年生，河北省三河市籍贯，建筑材料工业技术情报研究所，助理工程师，硕士研究生，主要从事混凝土及混凝土外加剂的研究。

地址：北京市朝阳区管庄东里甲1号建材院情报研究所

邮编：100024

电话：13331189195

E-mail: 709609684@qq.com