中国粉体网讯 随着天然砂资源的日益短缺，不合理的开采对环境造成了严重破坏，因此国家和各地政府开始严格限制或禁止开采天然砂，于是积极推广使用机制砂成为砂石行业乃至混凝土行业结构转型升级的主要发展方向和产业主体。
什么是机制砂
机制砂，顾名思义就是用机器制成的砂子。按照国家标准《GB/T14684-2011建筑用砂》规定机制砂是经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.7mm的岩石、矿石尾矿或工业废渣颗粒，但不包括软质、风化的颗粒，俗称人工砂。三大类岩石均有适合机制砂生产的岩石。机制砂的关键是一致的含水率、级配和形状。
机制砂的原料是什么？
据悉，母岩强度的高低对机制砂的性能影响较大，不同地区的岩石由于其成因不同，岩石特性存在一定差异，如贵州地区以石灰岩为代表的沉积岩、宁波地区以凝灰岩为代表的介于岩浆岩与沉积岩之间的火山碎屑岩。
用于机制砂生产岩石类别
机制砂在我国的发展历程
早在上世纪六十年代，在我国的湖北、四川、贵州、云南等一些地区，由于自然资源和地理位置的限制，机制砂就已出现在混凝土的细骨料中并已应用到一些水利和水电工程中，在我国香港地区由于多方面原因较早的使用了机制砂，并采用英国标准BS882。
我国的第一条机制砂生产线于1966年建于四川映秀湾电站工程，可实现年产量60万吨，但真正将机制砂推向全国的是1973年国家建委在贵州召开的机制砂在混凝土中的应用论证会并制定了《机制砂混凝土技术规程》。随后，第一个（人工砂）地方标准——《山砂混凝土技术规定》也于1978年正式出台。此后，经过十几年的发展，在我国的华北、华中、华东和东南地区均出现了较为专业的机制砂生产线。
机制砂与河砂微观特性对比
目前针对机制砂的研究主要集中为宏观力学性能方面，对深入到微观结构层面的报道较为少见。研究机制砂与河砂微观特性的差异，主要从圆度系数与颗粒形貌的差异入手。
☆圆度系数
圆度系数（又称圆度）表示集料颗粒的棱边及隅角的相对尖锐程度，按照H Waddell等人的定义，圆度为颗粒各隅角及棱边平均曲率半径对于颗粒最大内接圆半径的比值。
圆度统计示意图
圆度统计表
机制砂与河砂圆度最小值比较
☆颗粒形貌
河砂与机制砂长、宽及长宽比
河砂与机制砂0.30mm筛余颗粒微观对比图
通过对机制砂与河砂的照片综合分析，如河砂与机制砂0.30mm筛余颗粒微观对比图所示，河砂颗粒表现为块状节理，而机制砂破碎后的颗粒呈破碎质感，表现为轧制创伤，在 0.075 档以上都可以观察到，同时机制砂棱角更加分明。
烘干未筛分微观对比图
如烘干未筛分微观对比图所示，通过对未水洗未筛分的机制砂与河砂烘干之后的对比可以发现，机制砂中有更多的微细颗粒石粉，河砂中也有一定量的微细颗粒，但是相对含量较少，这些微细颗粒比较均匀地分布在较大颗粒的表面，但是随着含量的增加就会出现大量的微细颗粒与大颗粒的分离。
含水率1.5%未筛分机制砂微观图
通过含水率1.5%未筛分机制砂微观图可以观察到，在机制砂稍湿的状态下，在表面张力的作用下，大小颗粒是相互吸附在一起的，通过在机制砂生产过程中添加一定量的水有助于保持机制砂级配避免因重力作用产生离析造成级配变差，甚至超出规范的要求，但是含水率也会在机制砂生产过程中降低机械的磨损，以及影响机制砂的级配。
☆力学性能
在微观对比研究的基础上，采用同一批次的机制砂与河砂，来研究这些微观上的区别可能会给混凝土力学性能带来哪些差异。
机制砂与河砂力学性能对比
机制砂生产工艺
机制砂的主要生产工艺有湿法水洗制砂和干法制砂两种。
湿法制砂工艺流程图
干法制砂工艺流程图
两种制砂工艺优劣势
机制砂工艺应用实例分析——安徽神山灰岩矿
早期，湿法制砂工艺较多，随着工艺的推进，人们发现，湿法制砂需耗费大量的水资源，并造成水污染，并且水洗后的机制砂中的微细石粉随水流失，导致使用其搅拌的混凝土出现泌水等问题。
机制砂生产设备
目前国内机制砂企业主要使用新型干法制砂工艺，包括双轴锤式破碎机制砂工艺、立轴破碎机制砂工艺、对辊破碎机制砂工艺3种。
☆双轴锤式破碎机制砂
双轴锤式破碎机制砂工艺是传统单轴锤式破碎机基础上发展起来的一种破碎制砂工艺，其制砂主机设备主要由机体、破碎板、上转子、下转子、摆锤、旋转驱动装置、筛板等组成。
☆立轴破碎机制砂
立轴破碎机制砂工艺基于“石打石”的离心破碎方法，通过转子对进入破碎机的原料进行破碎、整形和研磨，实现自主破碎和高密度自生破碎，有效改善成品砂的颗粒形状并且提高细集料的生成效率。
立轴破碎机由立轴冲击式破碎机、振动筛、除尘模块、输送模块等部分构成，使制砂承台技术装备向着绿色化、和谐化、智能化、服务化方向发展。立轴整形制砂系统使得破碎主机兼具“破碎、整形、制砂、分级”多重效果，达到最佳的破碎粒形，并且配置振动筛分以及离线清灰脉冲除尘的方式集中除尘、集灰，最终生产出来的成品骨料与成品砂品质高，可实现清洁生产。
☆对辊破碎机制砂
对辊式破碎机制砂是在对辊式破碎机的基础上发展起来的制砂装置，通过将破碎物料经给料口落入两辊子之间进行挤压破碎，成品物料自然落下。遇有过硬或不可破碎物时，其辊子可凭液压或弹簧的作用自动退让，使辊子间隙增大，过硬或不可破碎物落下，从而保护机器不受损坏。
对辊破碎机主要由辊轮、辊轮支撑轴承、压紧和调节装置以及驱动装置等部分组成。
制砂工艺设备对比
机制砂项目
由于天然砂石资源的匮乏，机制砂资源越来越受到重视，以机制砂为主的项目也越来越多。
☆和海集团3.7亿收购正和船企 规划建设年产2000万吨混合机制砂项目
☆娲石集团计划投建年产2000万吨机制砂项目
☆龙南海螺签约年产600万吨机制砂项目
☆舟山金兴建材拟建年产1000万吨机制砂石加工项目
☆贵州遵义正安县拟建年产1000万吨机制砂项目
☆江苏砂石缺口1.2亿吨，镇江国企合建年产500万吨机制砂项目
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参考文献：
￭赵文坤等.粤西地区机制砂与河砂的微观对比研究
￭孙昕.广西机制砂资源现状和应用研究
￭户宁.机制砂生产机械的对比及分析
￭代青龙.绿色矿山的机制砂生产工艺分析
￭各网站
