隨著天然砂資源的日益短缺，不合理的開采對環境造成了嚴重破壞，因此國家和各地政府開始嚴格限制或禁止開采天然砂，于是積極推廣使用機制砂成為砂石行業乃至混凝土行業結構轉型升級的主要發展方向和產業主體。

什么是機制砂？

機制砂，顧名思義就是用機器制成的砂子。按照國家標準《GB/T14684-2011建筑用砂》規定機制砂是經除土處理，由機械破碎、篩分制成的，粒徑小于4.7mm的巖石、礦石尾礦或工業廢渣顆粒，但不包括軟質、風化的顆粒，俗稱人工砂。三大類巖石均有適合機制砂生產的巖石。機制砂的關鍵是一致的含水率、級配和形狀。

機制砂的原料是什么？

據悉，母巖強度的高低對機制砂的性能影響較大，不同地區的巖石由于其成因不同，巖石特性存在一定差異，如貴州地區以石灰巖為代表的沉積巖、寧波地區以凝灰巖為代表的介于巖漿巖與沉積巖之間的火山碎屑巖。

用于機制砂生產巖石類別

巖石類別

重要代表

巖漿巖/IR

花崗巖、玄武巖

沉積巖/AR

石英巖、石灰巖

變質巖/MR

大理巖 片麻巖

機制砂在我國的發展歷程

早在上世紀六十年代，在我國的湖北、四川、貴州、云南等一些地區，由于自然資源和地理位置的限制，機制砂就已出現在混凝土的細骨料中并已應用到一些水利和水電工程中，在我國香港地區由于多方面原因較早的使用了機制砂，并采用英國標準BS882。

我國的第一條機制砂生產線于1966年建于四川映秀灣電站工程，可實現年產量60萬噸，但真正將機制砂推向全國的是1973年國家建委在貴州召開的機制砂在混凝土中的應用論證會并制定了《機制砂混凝土技術規程》。隨后，第一個（人工砂）地方標準——《山砂混凝土技術規定》也于1978年正式出臺。此后，經過十幾年的發展，在我國的華北、華中、華東和東南地區均出現了較為專業的機制砂生產線。

機制砂與河砂微觀特性對比

目前針對機制砂的研究主要集中為宏觀力學性能方面，對深入到微觀結構層面的報道較為少見。研究機制砂與河砂微觀特性的差異，主要從圓度系數與顆粒形貌的差異入手。

☆圓度系數

圓度系數（又稱圓度）表示集料顆粒的棱邊及隅角的相對尖銳程度，按照H Waddell等人的定義，圓度為顆粒各隅角及棱邊平均曲率半徑對于顆粒最大內接圓半徑的比值。

圓度統計表

機制砂與河砂圓度最小值比較

☆顆粒形貌

河砂與機制砂長、寬及長寬比

通過對機制砂與河砂的照片綜合分析，如河砂與機制砂0.30mm篩余顆粒微觀對比圖所示，河砂顆粒表現為塊狀節理，而機制砂破碎后的顆粒呈破碎質感，表現為軋制創傷，在 0.075 檔以上都可以觀察到，同時機制砂棱角更加分明。

通過對未水洗未篩分的機制砂與河砂烘干之后的對比可以發現，機制砂中有更多的微細顆粒石粉，河砂中也有一定量的微細顆粒，但是相對含量較少，這些微細顆粒比較均勻地分布在較大顆粒的表面，但是隨著含量的增加就會出現大量的微細顆粒與大顆粒的分離。

通過含水率1.5%未篩分機制砂微觀圖可以觀察到，在機制砂稍濕的狀態下，在表面張力的作用下，大小顆粒是相互吸附在一起的，通過在機制砂生產過程中添加一定量的水有助于保持機制砂級配避免因重力作用產生離析造成級配變差，甚至超出規范的要求，但是含水率也會在機制砂生產過程中降低機械的磨損，以及影響機制砂的級配。

☆力學性能

在微觀對比研究的基礎上，采用同一批次的機制砂與河砂，來研究這些微觀上的區別可能會給混凝土力學性能帶來哪些差異。

機制砂與河砂力學性能對比

機制砂生產工藝

機制砂的主要生產工藝有濕法水洗制砂和干法制砂兩種。

濕法制砂工藝流程圖

干法制砂工藝流程圖

機制砂生產設備

目前國內機制砂企業主要使用新型干法制砂工藝，包括雙軸錘式破碎機制砂工藝、立軸破碎機制砂工藝、對輥破碎機制砂工藝3種。

☆雙軸錘式破碎機制砂

雙軸錘式破碎機制砂工藝是傳統單軸錘式破碎機基礎上發展起來的一種破碎制砂工藝，其制砂主機設備主要由機體、破碎板、上轉子、下轉子、擺錘、旋轉驅動裝置、篩板等組成。

☆立軸破碎機制砂

立軸破碎機制砂工藝基于“石打石”的離心破碎方法，通過轉子對進入破碎機的原料進行破碎、整形和研磨，實現自主破碎和高密度自生破碎，有效改善成品砂的顆粒形狀并且提高細集料的生成效率。

立軸破碎機由立軸沖擊式破碎機、振動篩、除塵模塊、輸送模塊等部分構成，使制砂承臺技術裝備向著綠色化、和諧化、智能化、服務化方向發展。立軸整形制砂系統使得破碎主機兼具“破碎、整形、制砂、分級”多重效果，達到最佳的破碎粒形，并且配置振動篩分以及離線清灰脈沖除塵的方式集中除塵、集灰，最終生產出來的成品骨料與成品砂品質高，可實現清潔生產。

☆對輥破碎機制砂

對輥式破碎機制砂是在對輥式破碎機的基礎上發展起來的制砂裝置，通過將破碎物料經給料口落入兩輥子之間進行擠壓破碎，成品物料自然落下。遇有過硬或不可破碎物時，其輥子可憑液壓或彈簧的作用自動退讓，使輥子間隙增大，過硬或不可破碎物落下，從而保護機器不受損壞。

對輥破碎機主要由輥輪、輥輪支撐軸承、壓緊和調節裝置以及驅動裝置等部分組成。