近年來，機制砂石產業迅速發展，干法生產成為行業的主要工藝之一，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的難題，也是影響砂石生產企業的痛點之一。

在2023年3月28日，由江蘇省砂石協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展”為主題的2023江蘇省砂石發展及綠色建材轉型升級專業論壇上，中國砂石協會融媒體中心專訪了中國建筑科學研究院總工程師冷發光，請他為我們講述——石粉的綜合利用及未來砂石骨料的發展方向。

中國建筑科學研究院總工程師 冷發光會

冷發光：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，據中國砂石協會會長胡幼奕介紹，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，這是由大家根據不同的研究應用經驗所決定的。不同行業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、核電等行業要求將會更嚴格。

隨著機制砂的應用規模越來越大，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的方法，會發現它不滿足線性。我們發現如果適度調整一部分的話，就能把石粉用得比較好。現有研究，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，就會發現水膠比與強度在混凝土中呈現的規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？

冷發光：巖性不同，石粉差別比較大。現在行業中用的相對比較成熟的是石灰石粉，無論在建工行業、水利行業都用得比較早。石灰石粉應用比較廣泛，主要是因為石灰巖的巖性、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、凝灰巖等的成巖作用不同，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，是否也可以和傳統石粉一樣，將其應用于混凝土中？

冷發光：在再生骨料的標準中，需要區分它的應用場合，比如：再生混凝土做的骨料，我們將之分成優等級和合格品，優等級用于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定。

中國砂石協會：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展方向。

冷發光：目前，國家基礎設施規模龐大，對大多數建筑工程來說，經過10年以上時間會出現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境價值貢獻更大。所以現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。優質常規的原材料加上優化的配合比設計，就能做出滿足設計要求的高性能混凝土，也對現在的“雙碳”“綠色”發展戰略非常有好處。