水泥是一個偉大的發明，是人類建築史上最成功的建築材料，其重要性毋庸置疑，不過細小的砂子也不容忽視。
2018年10月，港珠澳大橋正式建成通車。作為一項總投資1000億，連接香港、珠海和澳門的的超級工程，港珠澳大橋在促進香港、澳門和珠江三角洲西岸地區經濟上的進一步發展具重要的戰略意義，是中國乃至世界交通業最具挑戰性的超級工程項目之一。
港珠澳大橋
同時，港珠澳大橋作為一個國家裝備製造業、材料業的典型集成代表，集成了前端設計、材料、工程、裝備等一系列產業鏈，代表了中國製造的集成實力。不過很少人知道的是，港珠澳大橋建設過程中，砂子曾經是困擾施工企業的一大難題。
機制砂1000元/噸 港珠澳大橋建設背後的故事
港珠澳大橋堪稱施工難度最大的跨海橋樑項目，高溫+高溼+多鹽的海洋環境對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程中，為了保證工程質量，大橋設計採用具備高流動性的澆注式瀝青混凝土，但這一要求卻面臨一個難點。
“澆注式瀝青混凝土的流動性對砂子的要求極高，保證砂的表面既要有多稜體確保強度，又要有很好的圓潤度和顆粒級配保證流動性，但是當時國內的機制砂很多都存在過多的菱角或存在針片狀很難滾動，難以符合施工要求。”作為港珠澳大橋機制砂裝備重要提供商福建南方路面機械股份有限公司市場總監周煒在與中國水泥網交流過程中表示。
資料顯示，當時對機制砂的要求達到了極為嚴苛的程度。港珠澳大橋路面工藝採用澆注式瀝青混凝土施工工藝，即在鋼橋面上澆築鋪設瀝青混凝土路面，對砂石骨料的性能提出了非常高的要求。為了達成120年使用壽命的標準，工程對質量和細節的追求也達到了前所未有的程度。
據南方路機市場總監周煒的介紹，當時為了解決砂子的問題，建設方曾找到國外機制砂生產企業，該企業生產的產品能夠滿足建設需要，但是給出的價格卻高達1000元/噸，這個價格是普通機制砂價格的10倍。
為了解決砂子的問題，大橋路面施工方保利長大工程有限公司副總工程師楊東來博士和他的團隊，找遍了全國機制砂生產企業，最後找到了南方路機，希望能夠利用國產設備生產出符合大橋建設要求的機制砂。據周煒的回憶，當時楊東來博士帶領保利長大實驗室核心成員一行人，拉了一卡車骨料到南方路機進行設備驗證。
港珠澳大橋澆築式瀝青混凝土施工
澆注式瀝青混凝土精細集料的生產一直是瀝青混凝土行業的一個難題，港珠澳大橋使用瀝青細集料原材料為輝綠岩、石灰岩、花崗岩、玄武岩等，規格為10-30mm。以輝綠岩或玄武岩為例：針對0~2.36mm範圍內精細集料的生產也面臨同粒徑範圍的微粉、顆粒相互混合的問題。例如精細骨料的生產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10%。規格、比例要求如此精細的成品砂石骨料對設備的要求是極高的。單看篩分規格這組數據，就可知其難度之大！
後來，經過兩天兩夜的連續實驗，第三天一大早結果出爐。實驗結果顯示，南方路機生產的機制砂完全符合港珠澳大橋建設要求，甚至比國外進口產品更好。
至此，困擾大橋建設的機制砂問題終於得到解決。
港珠澳大橋
被忽視的砂子 建築長壽的秘訣
砂子的問題之所以在港珠澳大橋建設過程中被如此重視，關鍵還是在於砂子對建築質量的影響不容忽視。
傳統意義上認為，水泥是混凝土製備過程中最重要的材料，此話不假，但混凝土作為一種“科技含量”極高的建築材料，性能影響因素眾多，如砂石骨料級配、粒型以及外加劑、礦粉的用量、施工和後期養護等等。
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，減少對礦石、化石能源等不可再生資源的浪費。
砂在混凝土中主要起到空隙填充和控制流動性的作用，提高混凝土的密實度，減少水和水泥用量，同時降低混凝土水灰比，而水灰比直接影響混凝土強度、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，由於環境處於高溫、高溼、多鹽環境，對混凝土的抗滲透性和抗腐蝕性有著極高的要求。顆粒圓潤、級配合理的機制砂可提升混凝土密實度，減少混凝土空隙，延長混凝土使用壽命。這也是港珠澳大橋建設過程中，不惜以1000元/噸的高價採購進口精品砂的原因。
總體而言，混凝土製備是一個宏觀和微觀並重的系統工程。在宏觀層面上，應用在不同建築環節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、水泥再到大一點的砂子、骨料，每一種材料都需要根據混凝土的使用場景進行優化。
微觀層面的不足，體現在混凝土宏觀層面就是性能的缺陷，進而影響建築物使用壽命，而砂子在其中扮演了極為重要的作用。
共建生態文明 砂必有為
砂在提升混凝土性能，延長建築物使用壽命方面的重要意義已經在各項重大工程建設中得到了充分的證明。但是，由於長久以來建築用砂都是以河沙為主，且混凝土行業發展程度落後於水泥行業，水泥的重要性被過分的誇大，導致建材領域尤其是水泥行業對砂的重要性有所忽略。
近年來，由於河道生態破壞、水土流失嚴重等原因天然砂限採，機制砂正在逐步成為建築用砂的主要來源。水泥企業也開始大規模涉足機制砂產業，但作為“門外漢”，充分理解砂的重要性極為必要。
特別是當前，共建生態文明已經成為全社會的共識，國家層面更是針對機制砂石發展連續出臺規範政策，機制砂作為保障建築質量的關鍵一環，有望在高質量發展的道路上高速發展。周煒總監在於中國水泥網交流過程中也表示，受新基建和傳統基建的雙重拉動，未來國內機制砂用量將大幅增長，在建築用砂中所佔比重也有望在幾年內提升到80%以上。
有基於此，保障機制砂品質顯得尤為重要，尤其是在結構建築中，高品質砂石的應用是提升建築物使用壽命的關鍵。
近年來，無論是水泥行業還是整個建築領域都在倡導綠色發展，但必須看到的是，真正的綠色發展不僅僅是原材料生產過程中減少資源消耗和環境汙染，更重要的是提升建築質量，並降低混凝土製備過程中對水泥等高汙染，高資源消耗產品的使用。
在某種程度上講，用最少的資源消耗建設滿足不同需求的建築物，並儘可能延長建築物使用壽命對建築行業綠色發展更為重要。
來源： 混凝土與水泥製品
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