水泥是一個(gè)偉大的發(fā)明，是人類建筑史上最成功的建筑材料，其重要性毋庸置疑，不過(guò)細(xì)小的砂子也不容忽視。

2018年10月，港珠澳大橋正式建成通車。作為一項(xiàng)總投資1000億，連接香港、珠海和澳門的的超級(jí)工程，港珠澳大橋在促進(jìn)香港、澳門和珠江三角洲西岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)上的進(jìn)一步發(fā)展具重要的戰(zhàn)略意義，是中國(guó)乃至世界交通業(yè)最具挑戰(zhàn)性的超級(jí)工程項(xiàng)目之一。

港珠澳大橋

同時(shí)，港珠澳大橋作為一個(gè)國(guó)家裝備制造業(yè)、材料業(yè)的典型集成代表，集成了前端設(shè)計(jì)、材料、工程、裝備等一系列產(chǎn)業(yè)鏈，代表了中國(guó)制造的集成實(shí)力。不過(guò)很少人知道的是，港珠澳大橋建設(shè)過(guò)程中，砂子曾經(jīng)是困擾施工企業(yè)的一大難題。

機(jī)制砂1000元/噸 港珠澳大橋建設(shè)背后的故事

港珠澳大橋堪稱施工難度最大的跨海橋梁項(xiàng)目，高溫+高濕+多鹽的海洋環(huán)境對(duì)混凝土的抗海水滲透性、耐腐蝕性等方面有著極高的要求。特別是在橋面施工過(guò)程中，為了保證工程質(zhì)量，大橋設(shè)計(jì)采用具備高流動(dòng)性的澆注式瀝青混凝土，但這一要求卻面臨一個(gè)難點(diǎn)。

“澆注式瀝青混凝土的流動(dòng)性對(duì)砂子的要求極高，保證砂的表面既要有多棱體確保強(qiáng)度，又要有很好的圓潤(rùn)度和顆粒級(jí)配保證流動(dòng)性，但是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的機(jī)制砂很多都存在過(guò)多的菱角或存在針片狀很難滾動(dòng)，難以符合施工要求。”作為港珠澳大橋機(jī)制砂裝備重要提供商福建南方路面機(jī)械股份有限公司市場(chǎng)總監(jiān)周煒在與中國(guó)水泥網(wǎng)交流過(guò)程中表示。

資料顯示，當(dāng)時(shí)對(duì)機(jī)制砂的要求達(dá)到了極為嚴(yán)苛的程度。港珠澳大橋路面工藝采用澆注式瀝青混凝土施工工藝，即在鋼橋面上澆筑鋪設(shè)瀝青混凝土路面，對(duì)砂石骨料的性能提出了非常高的要求。為了達(dá)成120年使用壽命的標(biāo)準(zhǔn)，工程對(duì)質(zhì)量和細(xì)節(jié)的追求也達(dá)到了前所未有的程度。

據(jù)南方路機(jī)市場(chǎng)總監(jiān)周煒的介紹，當(dāng)時(shí)為了解決砂子的問(wèn)題，建設(shè)方曾找到國(guó)外機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)，該企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠滿足建設(shè)需要，但是給出的價(jià)格卻高達(dá)1000元/噸，這個(gè)價(jià)格是普通機(jī)制砂價(jià)格的10倍。

為了解決砂子的問(wèn)題，大橋路面施工方保利長(zhǎng)大工程有限公司副總工程師楊東來(lái)博士和他的團(tuán)隊(duì)，找遍了全國(guó)機(jī)制砂生產(chǎn)企業(yè)，最后找到了南方路機(jī)，希望能夠利用國(guó)產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)出符合大橋建設(shè)要求的機(jī)制砂。據(jù)周煒的回憶，當(dāng)時(shí)楊東來(lái)博士帶領(lǐng)保利長(zhǎng)大實(shí)驗(yàn)室核心成員一行人，拉了一卡車骨料到南方路機(jī)進(jìn)行設(shè)備驗(yàn)證。

港珠澳大橋澆筑式瀝青混凝土施工

澆注式瀝青混凝土精細(xì)集料的生產(chǎn)一直是瀝青混凝土行業(yè)的一個(gè)難題，港珠澳大橋使用瀝青細(xì)集料原材料為輝綠巖、石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖等，規(guī)格為10-30mm。以輝綠巖或玄武巖為例：針對(duì)0~2.36mm范圍內(nèi)精細(xì)集料的生產(chǎn)也面臨同粒徑范圍的微粉、顆粒相互混合的問(wèn)題。例如精細(xì)骨料的生產(chǎn)需要將不同粒徑大小的顆粒與微粉劃定為0~0.075mm；0.075~0.212mm、0.212~0.6mm、0.6~2.36mm四類，且誤差不能超過(guò)10%。規(guī)格、比例要求如此精細(xì)的成品砂石骨料對(duì)設(shè)備的要求是極高的。單看篩分規(guī)格這組數(shù)據(jù)，就可知其難度之大！

后來(lái)，經(jīng)過(guò)兩天兩夜的連續(xù)實(shí)驗(yàn)，第三天一大早結(jié)果出爐。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，南方路機(jī)生產(chǎn)的機(jī)制砂完全符合港珠澳大橋建設(shè)要求，甚至比國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品更好。

至此，困擾大橋建設(shè)的機(jī)制砂問(wèn)題終于得到解決。

港珠澳大橋

被忽視的砂子 建筑長(zhǎng)壽的秘訣

砂子的問(wèn)題之所以在港珠澳大橋建設(shè)過(guò)程中被如此重視，關(guān)鍵還是在于砂子對(duì)建筑質(zhì)量的影響不容忽視。

傳統(tǒng)意義上認(rèn)為，水泥是混凝土制備過(guò)程中最重要的材料，此話不假，但混凝土作為一種“科技含量”極高的建筑材料，性能影響因素眾多，如砂石骨料級(jí)配、粒型以及外加劑、礦粉的用量、施工和后期養(yǎng)護(hù)等等。

具體到砂子，精品砂不僅僅影響到混凝土的性能，更可以減少水泥和外加劑的使用，減少對(duì)礦石、化石能源等不可再生資源的浪費(fèi)。

砂在混凝土中主要起到空隙填充和控制流動(dòng)性的作用，提高混凝土的密實(shí)度，減少水和水泥用量，同時(shí)降低混凝土水灰比，而水灰比直接影響混凝土強(qiáng)度、和易性和耐久性，更低的水灰比還可以提高混凝土抗裂、抗收縮能力。

在海洋工程中，由于環(huán)境處于高溫、高濕、多鹽環(huán)境，對(duì)混凝土的抗?jié)B透性和抗腐蝕性有著極高的要求。顆粒圓潤(rùn)、級(jí)配合理的機(jī)制砂可提升混凝土密實(shí)度，減少混凝土空隙，延長(zhǎng)混凝土使用壽命。這也是港珠澳大橋建設(shè)過(guò)程中，不惜以1000元/噸的高價(jià)采購(gòu)進(jìn)口精品砂的原因。

總體而言，混凝土制備是一個(gè)宏觀和微觀并重的系統(tǒng)工程。在宏觀層面上，應(yīng)用在不同建筑環(huán)節(jié)的混凝土需要具備不同的使用性能，在水泥、砂石、外加劑、礦物摻合料等材料的使用上進(jìn)行不同的搭配；在微觀層面上，從小的粉煤灰、水泥再到大一點(diǎn)的砂子、骨料，每一種材料都需要根據(jù)混凝土的使用場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。

微觀層面的不足，體現(xiàn)在混凝土宏觀層面就是性能的缺陷，進(jìn)而影響建筑物使用壽命，而砂子在其中扮演了極為重要的作用。

共建生態(tài)文明 砂必有為

砂在提升混凝土性能，延長(zhǎng)建筑物使用壽命方面的重要意義已經(jīng)在各項(xiàng)重大工程建設(shè)中得到了充分的證明。但是，由于長(zhǎng)久以來(lái)建筑用砂都是以河沙為主，且混凝土行業(yè)發(fā)展程度落后于水泥行業(yè)，水泥的重要性被過(guò)分的夸大，導(dǎo)致建材領(lǐng)域尤其是水泥行業(yè)對(duì)砂的重要性有所忽略。

近年來(lái)，由于河道生態(tài)破壞、水土流失嚴(yán)重等原因天然砂限采，機(jī)制砂正在逐步成為建筑用砂的主要來(lái)源。水泥企業(yè)也開始大規(guī)模涉足機(jī)制砂產(chǎn)業(yè)，但作為“門外漢”，充分理解砂的重要性極為必要。

特別是當(dāng)前，共建生態(tài)文明已經(jīng)成為全社會(huì)的共識(shí)，國(guó)家層面更是針對(duì)機(jī)制砂石發(fā)展連續(xù)出臺(tái)規(guī)范政策，機(jī)制砂作為保障建筑質(zhì)量的關(guān)鍵一環(huán)，有望在高質(zhì)量發(fā)展的道路上高速發(fā)展。周煒總監(jiān)在于中國(guó)水泥網(wǎng)交流過(guò)程中也表示，受新基建和傳統(tǒng)基建的雙重拉動(dòng)，未來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)制砂用量將大幅增長(zhǎng)，在建筑用砂中所占比重也有望在幾年內(nèi)提升到80%以上。

有基于此，保障機(jī)制砂品質(zhì)顯得尤為重要，尤其是在結(jié)構(gòu)建筑中，高品質(zhì)砂石的應(yīng)用是提升建筑物使用壽命的關(guān)鍵。

近年來(lái)，無(wú)論是水泥行業(yè)還是整個(gè)建筑領(lǐng)域都在倡導(dǎo)綠色發(fā)展，但必須看到的是，真正的綠色發(fā)展不僅僅是原材料生產(chǎn)過(guò)程中減少資源消耗和環(huán)境污染，更重要的是提升建筑質(zhì)量，并降低混凝土制備過(guò)程中對(duì)水泥等高污染，高資源消耗產(chǎn)品的使用。

在某種程度上講，用最少的資源消耗建設(shè)滿足不同需求的建筑物，并盡可能延長(zhǎng)建筑物使用壽命對(duì)建筑行業(yè)綠色發(fā)展更為重要。