鐵路工程機(jī)制砂綠色發(fā)展路徑與高效管控技術(shù)

雷濤

（中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 工程管理中心，北京 100844）

1 概述

細(xì)骨料是混凝土結(jié)構(gòu)重要組成成分之一，對混凝土性能的影響至關(guān)重要，且隨著國家加大對交通、水利等重大工程建設(shè)的投資，骨料市場需求依然旺盛。然而，河砂過度開采造成河流行洪能力降低、水土資源流失加速、通航安全事故增加等生態(tài)環(huán)境和社會影響問題［1］。在環(huán)境友好意識不斷提升和可持續(xù)發(fā)展觀念不斷普及的背景下，我國逐漸出臺了河砂開采的相關(guān)法律法規(guī)，并加大了監(jiān)管執(zhí)法力度，河砂資源供給遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有工程的建設(shè)需求。面臨河砂資源日漸短缺和價(jià)格持續(xù)攀升的現(xiàn)狀，鐵路工程加快推廣應(yīng)用機(jī)制砂，機(jī)制砂開采原料充足，生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)過程資源集中，其生產(chǎn)和應(yīng)用明顯比河砂開采對生態(tài)環(huán)境更加友好，以礦山巖石、隧道洞渣和卵石礫石為原料制備的機(jī)制砂逐漸成為天然河砂的綠色替代品［2-4］。相比于天然河砂季節(jié)性開采、不同區(qū)域質(zhì)量波動大、長距離運(yùn)輸成本高等缺點(diǎn)，機(jī)制砂就地取材便捷、工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)等特點(diǎn)賦予其經(jīng)濟(jì)效益高、質(zhì)量可控性強(qiáng)、產(chǎn)量易調(diào)節(jié)等優(yōu)勢［5］。應(yīng)用機(jī)制砂是緩解鐵路工程混凝土所需河砂資源短缺的有效措施，也是高速鐵路綠色建造技術(shù)的重要方向［6-7］。目前，中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司依托多項(xiàng)科研課題，在機(jī)制砂性能指標(biāo)體系建立、高品質(zhì)機(jī)制砂制備工藝、機(jī)制砂生產(chǎn)質(zhì)量信息化監(jiān)測技術(shù)、關(guān)鍵結(jié)構(gòu)機(jī)制砂混凝土制備技術(shù)和預(yù)應(yīng)力機(jī)制砂混凝土實(shí)體結(jié)構(gòu)性能測試等方面取得了一定的研究成果，成果已納入Q/CR 9570—2020《鐵路機(jī)制砂場建設(shè)技術(shù)規(guī)程》、《鐵路混凝土用機(jī)制砂》等鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中［8-9］，鐵路工程機(jī)制砂標(biāo)準(zhǔn)體系正逐步建立和完善。鑒于機(jī)制砂在鐵路工程中應(yīng)用具有充分的可行性和經(jīng)濟(jì)性，分析探討機(jī)制砂在鐵路工程中應(yīng)用面臨的主要問題，總結(jié)出若干工程現(xiàn)場應(yīng)用成果，對現(xiàn)有的機(jī)制砂質(zhì)量管控方法進(jìn)行梳理，列出鐵路工程機(jī)制砂的發(fā)展途徑，以期為鐵路工程中機(jī)制砂材料的高質(zhì)量應(yīng)用提供具體的指導(dǎo)建議。

2 鐵路工程機(jī)制砂應(yīng)用階段劃分

1980—2005 年，我國鐵路新增運(yùn)營里程2.2 萬km，平均每年新增880 km；隨著大量高速鐵路的建設(shè)，2005—2020 年，我國鐵路新增運(yùn)營里程7.13 萬km，平均每年新增4 753 km，為前者的5.4 倍。在鐵路工程建設(shè)規(guī)?；l(fā)展勢頭下，全路混凝土產(chǎn)量不斷攀升，鐵路混凝土產(chǎn)量和細(xì)骨料用量見圖1。全路混凝土年產(chǎn)量穩(wěn)定超10 000萬m3，全路細(xì)骨料年用量穩(wěn)定超7 000萬t。每公里高鐵所需砂石骨料約為12萬t，鐵路建設(shè)是砂石需求的“大戶”。據(jù)中國國家鐵路集團(tuán)有限公司最新統(tǒng)計(jì)，2021 年度全國將有68 個鐵路項(xiàng)目計(jì)劃開工，且2021—2025 年鐵路“十四五”發(fā)展規(guī)劃期間，鐵路建設(shè)范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，鐵路工程砂石用量剛需強(qiáng)勁，而河砂資源日益短缺。預(yù)計(jì)“十四五”期間，鐵路工程機(jī)制砂產(chǎn)量、工廠數(shù)量以及應(yīng)用范圍將持續(xù)增大，機(jī)制砂在鐵路工程中的應(yīng)用前景廣闊。

圖1 鐵路混凝土產(chǎn)量和細(xì)骨料用量

鐵路工程機(jī)制砂的應(yīng)用過程大致可劃分為3 個階段：一是1960—1980 年的初步應(yīng)用階段；二是1990—2018 年前后的持續(xù)應(yīng)用階段；三是2018 年至今的提速應(yīng)用階段。自1960 年起，水利工程開始規(guī)模應(yīng)用機(jī)制砂［10］，鐵路工程機(jī)制砂應(yīng)用也較早，中鐵十二局集團(tuán)有限公司在20 世紀(jì)80 年代依托平朔鐵路專用線開展了機(jī)制砂初步應(yīng)用研究，其“石粉代砂拌制混凝土和砂漿”項(xiàng)目獲原鐵道部科技成果三等獎，且在研究成果推廣應(yīng)用后，全局節(jié)約資金410 萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

1990 年以來，在河砂資源日漸短缺趨勢下，機(jī)制砂以其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢在部分鐵路工程持續(xù)應(yīng)用。20 世紀(jì)90 年代初，鐘美秦等［11］研究證明了機(jī)制砂在制備軌枕、電桿、橋梁等鐵路高性能混凝土制品方面具有可行性，相關(guān)研究成果獲得了中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司科技進(jìn)步二等獎。1996 年建成的南昆鐵路清水河大橋是當(dāng)時亞洲第一高度的鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁，其4 號主墩墩身高100 m，采用C30 石灰?guī)r機(jī)制砂混凝土制成［12］，機(jī)制砂混凝土施工時最大水平泵送距離200 m、垂直泵送高度100 m，該工程最終獲2000 年度國家建筑工程魯班獎。蘭新高速鐵路在河砂匱乏的大坂山隧道出口建設(shè)隧道洞渣機(jī)制砂場，在甘肅柳園鎮(zhèn)安西極旱荒漠區(qū)域建設(shè)礦山玄武巖機(jī)制砂場，并利用張掖—玉門段的戈壁卵石建設(shè)多個機(jī)制砂石場，充分利用了地方資源，有效緩解了河砂資源不足與建設(shè)需求量大之間的矛盾，節(jié)約了大量的建設(shè)成本。此外，2006—2018年，機(jī)制砂混凝土在翁馬鐵路、宜萬鐵路、渝利鐵路韓家沱大橋、合福鐵路閩贛段、肯尼亞內(nèi)馬鐵路等工程中應(yīng)用效果良好、經(jīng)濟(jì)效益顯著［13-14］。

2018 年以來，隨著環(huán)保意識加強(qiáng)和高質(zhì)量發(fā)展理念的深入，鐵路機(jī)制砂開始加速應(yīng)用［15-16］。2018 年鐵路工程機(jī)制砂應(yīng)用量達(dá)1 000 萬t，2019 年同比增加了77.1%，2020 年為2 051 萬t，同比增長10%。西南地區(qū)機(jī)制砂用量遠(yuǎn)超其他地區(qū)機(jī)制砂用量總和（見圖2），是因?yàn)樵摰貐^(qū)當(dāng)前新建鐵路較多，而河砂資源極其短缺。河砂從湖南洞庭湖運(yùn)至貴州都勻的到場總價(jià)超550 元/m3，從廣西運(yùn)至都勻的到場總價(jià)超500 元/m3，河砂高價(jià)市場驅(qū)動機(jī)制砂在西南山區(qū)鐵路中的規(guī)模化應(yīng)用。貴陽—南寧高速鐵路采用自建機(jī)制砂場的方法供應(yīng)了全線混凝土用砂石，全線共建15 個砂石骨料加工場，截至2020 年底，總計(jì)生產(chǎn)和應(yīng)用機(jī)制砂超過500萬t，有效解決了工程建設(shè)需求。

圖2 不同地區(qū)鐵路工程機(jī)制砂用量

3 鐵路工程機(jī)制砂問題

3.1 機(jī)制砂母巖性能不合格

水利水電工程對機(jī)制砂的研究起步較早，在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)了較多因機(jī)制砂自身質(zhì)量不合格而導(dǎo)致的工程問題，其經(jīng)驗(yàn)是鐵路工程機(jī)制砂應(yīng)用的重要參考。加拿大Mactaquac水電站建成僅10年就因使用活性硬砂巖骨料而發(fā)生了堿-骨料反應(yīng)，日益嚴(yán)重的混凝土破壞和巨額的維護(hù)費(fèi)致使水電站被提前關(guān)閉和拆除，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失［17］。巴西的Moxot’o 大壩中使用了黑云母花崗巖作為混凝土骨料，在建成8 年后因堿-骨料反應(yīng)混凝土開裂膨脹，嚴(yán)重影響了大壩工程的強(qiáng)度和耐久性［18］。法國的Shambon 大壩在建造過程中使用含堿活性物質(zhì)的片麻巖和花崗巖骨料，導(dǎo)致大壩出現(xiàn)堿-骨料反應(yīng)破壞，最終大壩膨脹高度超高10 cm，大壩頂部向上游傾斜約15 cm，形成了嚴(yán)重安全隱患［19］。陳改新［20］根據(jù)中國水利水電科學(xué)研究院近年來在大壩混凝土材料研究成果，指出雅江縣瓦支溝骨料場母巖中含有煤質(zhì)，導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土制備難、百色大壩輝綠巖機(jī)制砂引起混凝土的速凝現(xiàn)象導(dǎo)致混凝土施工難。中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司調(diào)研艱險(xiǎn)山區(qū)鐵路沿線砂石質(zhì)量后發(fā)現(xiàn)，其沿線巖石多為花崗巖、花崗閃長巖、石英砂巖等質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石，是制備混凝土骨料的良好料源，但試驗(yàn)結(jié)果顯示部分卵石中有機(jī)物含量超標(biāo)，部分花崗巖和砂巖中含有堿-硅酸反應(yīng)的活性物質(zhì)，母巖中這些有害物質(zhì)可能導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度低、耐久性差和膨脹開裂。機(jī)制砂母巖性能是高品質(zhì)機(jī)制砂制備的前提和關(guān)鍵，Q/CR 9570—2020《鐵路機(jī)制砂場建設(shè)技術(shù)規(guī)程》明確提出要將母材作為機(jī)制砂的原料進(jìn)行精選嚴(yán)控。

3.2 機(jī)制砂應(yīng)用范圍受限

盡管鐵路行業(yè)內(nèi)機(jī)制砂生產(chǎn)制造水平不斷提升，但受機(jī)制砂品質(zhì)差傳統(tǒng)觀念和機(jī)制砂混凝土儲備技術(shù)少的影響，鐵路預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定只有天然河砂才能用于預(yù)應(yīng)力梁、軌枕和軌道板等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)中［21-24］。為了進(jìn)一步拓展機(jī)制砂的應(yīng)用范圍，2019 年4 月，中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司試制了60 片機(jī)制砂混凝土T 梁和2 000 多根機(jī)制砂混凝土軌枕，經(jīng)中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證中心現(xiàn)場認(rèn)證合格后在甕馬鐵路成功應(yīng)用，實(shí)體結(jié)構(gòu)跟蹤觀測結(jié)果顯示T梁和軌枕服役狀態(tài)良好。2019 年8 月，貴南鐵路獨(dú)山梁場進(jìn)行了國內(nèi)首孔高速鐵路機(jī)制砂混凝土箱梁2.5 級（2 672 kN）荷載破壞試驗(yàn)，加載至2.0 倍設(shè)計(jì)荷載時，梁體裂縫分布均勻，未出現(xiàn)破壞跡象，箱梁實(shí)測強(qiáng)度安全系數(shù)滿足規(guī)范要求；加載至2.46 倍設(shè)計(jì)荷載時，梁體裂縫各區(qū)域裂縫充分開展，梁體上緣未出現(xiàn)混凝土壓潰現(xiàn)象。機(jī)制砂混凝土T梁和箱梁的試制和性能試驗(yàn)為機(jī)制砂在鐵路預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

3.3 機(jī)制砂管理技術(shù)不足

機(jī)制砂是工業(yè)性產(chǎn)品，生產(chǎn)制造程序較多，包括選料、破碎、整形、篩分、存儲、運(yùn)輸?shù)冗^程，選料過程中質(zhì)量控制要點(diǎn)在于分選出材質(zhì)均勻、質(zhì)地堅(jiān)硬、無有害成分的巖石塊體，破碎、篩分、整形過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)在于依據(jù)機(jī)制砂質(zhì)量檢測參數(shù)及時檢修設(shè)備和調(diào)整工藝參數(shù)，存儲、運(yùn)輸過程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)在于減少雜質(zhì)引入和控制機(jī)制砂離析，機(jī)制砂生產(chǎn)質(zhì)量控制要點(diǎn)多且難度大，管理單位往往難以制定全面完善的生產(chǎn)質(zhì)量控制方案。此外，機(jī)制砂具有顆粒棱角性強(qiáng)、含有石粉和巖性多樣的特點(diǎn)，與河砂性能存在本質(zhì)差別，但控制機(jī)制砂性能指標(biāo)時，由于缺少標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范指導(dǎo)，生產(chǎn)單位的檢測項(xiàng)目和檢測頻率均沿用于河砂，致使機(jī)制砂顆粒形貌、顆粒級配等性能變化明顯，進(jìn)一步導(dǎo)致機(jī)制砂混凝土的質(zhì)量波動大?？紤]到機(jī)制砂質(zhì)量管控存在一定難度的情況，部分工程管理人員為了方便管理，直接拒絕在鐵路工程中使用機(jī)制砂，依然采用高價(jià)河砂制備混凝土，違背了經(jīng)濟(jì)性的要求，利益驅(qū)使下施工方偷用不合格機(jī)制砂導(dǎo)致嚴(yán)重的工程質(zhì)量問題。在允許使用機(jī)制砂的鐵路工程中，部分建設(shè)單位或施工單位輕視傳統(tǒng)地材在混凝土中的地位，未出臺明確的機(jī)制砂質(zhì)量管理辦法，導(dǎo)致機(jī)制砂應(yīng)用過程較為混亂、應(yīng)用效果較差。例如，從施工現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，施工方未嚴(yán)格驗(yàn)證機(jī)制砂混凝土的性能，直接沿用河砂混凝土配合比制備機(jī)制砂混凝土，導(dǎo)致新拌機(jī)制砂混凝土施工性能不佳，并在澆筑前對拌和物違規(guī)加水，最終達(dá)不到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。

3.4 價(jià)格計(jì)算偏差大

天然河砂和機(jī)制砂不僅性能特點(diǎn)差異顯著，生產(chǎn)方式也迥然不同，河砂一般從河流或湖泊中開挖得到，過程簡單，生產(chǎn)成本低；機(jī)制砂則由多道機(jī)械破碎、篩分等程序制得，生產(chǎn)成本相對較高?，F(xiàn)行定額預(yù)算模式主要適應(yīng)于外購河砂，通過設(shè)計(jì)單位調(diào)研河砂市場價(jià)格，在考慮運(yùn)輸費(fèi)用后，結(jié)合工程所需河砂數(shù)量計(jì)算河砂費(fèi)用，并計(jì)入設(shè)計(jì)概算。機(jī)制砂母巖巖相復(fù)雜，通常不同巖性巖石的可加工性能差異較大，致使不同巖性機(jī)制砂生產(chǎn)成本差異明顯［25］；另外，機(jī)制砂母巖來源較多，主要包括巖石礦山、卵礫石、隧道洞渣、建筑固廢等，不同來源母巖計(jì)入的生產(chǎn)成本存在明顯差異。當(dāng)利用巖石礦山制備機(jī)制砂時，母巖開采涉及的資源、環(huán)保等相關(guān)費(fèi)用需結(jié)合當(dāng)?shù)卣叽_定，母巖的開采、裝卸、運(yùn)輸費(fèi)用需利用路基工程相關(guān)定額子項(xiàng)目確定，機(jī)制砂場的臨時用地和土建費(fèi)用需按照大臨工程費(fèi)用計(jì)算。當(dāng)利用隧道洞渣制備機(jī)制砂時，母巖的開采、裝卸、運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用一般在隧道工程或路基工程中考慮，機(jī)制砂場的臨時用地和土建費(fèi)用按照大臨工程費(fèi)用計(jì)算。機(jī)制砂現(xiàn)已成為工業(yè)產(chǎn)品，但鐵路行業(yè)還缺少不同母巖機(jī)制砂的設(shè)計(jì)定額，無法合理確定機(jī)制砂從母巖開采到成品產(chǎn)出全過程費(fèi)用，導(dǎo)致預(yù)算價(jià)格和實(shí)際價(jià)格不匹配。

4 鐵路工程機(jī)制砂管控技術(shù)

總結(jié)鐵路工程機(jī)制砂存在問題可發(fā)現(xiàn)，機(jī)制砂在鐵路工程應(yīng)用受限的主要原因是尚無完善的機(jī)制砂管控技術(shù)能夠全面地控制鐵路工程機(jī)制砂的質(zhì)量，致使機(jī)制砂不能得到良好推廣，從而限制機(jī)制砂混凝土技術(shù)的發(fā)展。為提升鐵路工程機(jī)制砂管控技術(shù)，結(jié)合機(jī)制砂研究經(jīng)驗(yàn)，從建立標(biāo)準(zhǔn)體系、完善管控體系、采用信息化技術(shù)和實(shí)施認(rèn)證制度等方面提出管控技術(shù)要點(diǎn)（見圖3）。

圖3 機(jī)制砂質(zhì)量管控技術(shù)要點(diǎn)

4.1 建立機(jī)制砂石標(biāo)準(zhǔn)體系

水利水電工程已經(jīng)從母巖勘測、骨料加工、骨料性能檢測、骨料應(yīng)用技術(shù)、骨料副產(chǎn)品應(yīng)用等方面建立了完善的機(jī)制砂標(biāo)準(zhǔn)體系，對管理、指導(dǎo)和推廣機(jī)制砂在水電工程中應(yīng)用起到至關(guān)重要的作用。2020 年9月，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司正式頒布了我國第一部鐵路領(lǐng)域機(jī)制砂標(biāo)準(zhǔn)——Q/CR 9570—2020《鐵路機(jī)制砂場建設(shè)技術(shù)規(guī)程》，該標(biāo)準(zhǔn)為統(tǒng)一鐵路工程機(jī)制砂生產(chǎn)技術(shù)要求、保障鐵路工程機(jī)制砂質(zhì)量以及推動機(jī)制砂行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展而制定，對實(shí)現(xiàn)鐵路工程的綠色建造具有重要意義。鐵路行業(yè)應(yīng)借鑒水利水電工程的經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)編制適合于鐵路工程機(jī)制石骨料生產(chǎn)和應(yīng)用的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，以期為機(jī)制砂應(yīng)用提供技術(shù)支撐指導(dǎo)。

4.2 完善機(jī)制砂質(zhì)量管控體系

鐵路工程建設(shè)單位應(yīng)建立從母巖選擇、機(jī)制砂生產(chǎn)、機(jī)制砂混凝土等全過程的質(zhì)量管控體系，在母巖選擇方面重點(diǎn)管控母材來源、母材性能和母材儲量等；在機(jī)制砂生產(chǎn)方面重點(diǎn)管控工藝和設(shè)備、檢驗(yàn)?zāi)Ｊ胶皖l率、產(chǎn)品質(zhì)量、應(yīng)用去向等；在機(jī)制砂混凝土制備方面重點(diǎn)管控機(jī)制砂混凝土配合比設(shè)計(jì)、機(jī)制砂混凝土性能、應(yīng)用效果等。建設(shè)單位應(yīng)進(jìn)一步地明確機(jī)制砂質(zhì)量管理體系中責(zé)任人和責(zé)任單位的獎懲制度，嚴(yán)格的激勵約束制度將促進(jìn)高品質(zhì)機(jī)制砂的生產(chǎn)，并對弄虛作假、消極怠慢的責(zé)任主體起到震懾作用。

4.3 采用信息化管理技術(shù)

鐵路工程機(jī)制砂場建設(shè)應(yīng)符合機(jī)制砂石產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化、集約化和規(guī)模化的發(fā)展方向，杜絕采用傳統(tǒng)小作坊、高污染的、低品質(zhì)的機(jī)制砂生產(chǎn)線，結(jié)合鐵路工程條帶狀分布、穿越自然區(qū)域廣的特點(diǎn)，機(jī)制砂場宜以中型生產(chǎn)規(guī)模（產(chǎn)能100 t/h 及以上）為主，沿鐵路工程多點(diǎn)布置，按需求均勻輻射鐵路不同標(biāo)段和不同結(jié)構(gòu)部位。機(jī)制砂場管理模式應(yīng)朝信息化方向發(fā)展，采用信息化系統(tǒng)集成管理機(jī)制砂生產(chǎn)過程，并重點(diǎn)在生產(chǎn)過程監(jiān)測、生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)測和機(jī)制砂物流跟蹤等方面采用智能化系統(tǒng)進(jìn)行管控，避免機(jī)制砂生產(chǎn)過程中違規(guī)操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸，保證機(jī)制砂料源清晰追溯。

4.4 實(shí)施機(jī)制砂產(chǎn)品認(rèn)證制度

機(jī)制砂的生產(chǎn)方式已經(jīng)由人工或半機(jī)械的作坊逐步向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；墓S轉(zhuǎn)變，機(jī)制砂產(chǎn)品性能也由劣質(zhì)、不可控變成了優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定，在鐵路工程上應(yīng)用具有明顯可行性和經(jīng)濟(jì)性。在認(rèn)知層面上，應(yīng)審時度勢，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，鐵路工程不僅可以利用機(jī)制砂，而且應(yīng)積極利用機(jī)制砂。首先，不再將砂石骨料視為粗放管控的普通地材，而是視為產(chǎn)品，設(shè)計(jì)與機(jī)制砂石相配套的應(yīng)用與定額體系，把機(jī)制砂作為鐵路工程施工建設(shè)的關(guān)鍵材料，像認(rèn)證道砟、外加劑等產(chǎn)品一樣對機(jī)制砂產(chǎn)品進(jìn)行認(rèn)證，嚴(yán)控應(yīng)用于鐵路工程的機(jī)制砂質(zhì)量。

5 鐵路工程機(jī)制砂綠色發(fā)展建議

5.1 拓寬機(jī)制砂母巖資源范圍

機(jī)制砂的母巖料源優(yōu)選宜采用原生礦山巖石，當(dāng)選擇隧道洞渣等其他料源時，應(yīng)確認(rèn)料源其選擇母巖符合要求、性能穩(wěn)定，且能夠成區(qū)段成規(guī)模。除了原生礦山、隧道洞渣、卵石礫石之外，鐵路廢棄混凝土的再生利用尚未引起足夠的重視。鐵路廢棄混凝土可分為建設(shè)期廢棄混凝土和運(yùn)營期廢棄混凝土，建設(shè)期主要包括樁基截取樁頭、回彈的噴射混凝土等；運(yùn)營期包括廢棄鐵路上所有的混凝土以及每年鐵路局集團(tuán)公司更換的軌枕等，僅中國鐵路北京局集團(tuán)有限公司每年更換的廢棄軌枕數(shù)量就高達(dá)100萬根，各工務(wù)段平均每年更換7 000～8 000 根廢棄軌枕，目前我國廢棄軌枕儲量近2.1 億根。中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司以國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“廢棄混凝土砂粉再生利用關(guān)鍵技術(shù)與裝備”為依托，開展鐵路廢棄混凝土再生骨料的綠色資源化利用，這不僅將拓展鐵路機(jī)制砂石母材的資源范圍，也將是鐵路建設(shè)領(lǐng)域探索碳達(dá)峰的重要實(shí)踐。

5.2 發(fā)展機(jī)制砂智能制造技術(shù)

2019 年十部門聯(lián)合發(fā)文《關(guān)于推進(jìn)機(jī)制砂石行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》（工信部聯(lián)原〔2019〕239 號），明確對機(jī)制砂石行業(yè)提出了加快技術(shù)創(chuàng)新、嚴(yán)格質(zhì)量控制、推進(jìn)智能制造的要求。2020 年工信部《建材工業(yè)智能制造數(shù)字轉(zhuǎn)型三年2020—2022 行動計(jì)劃》文件中提出，機(jī)制砂石行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)形成砂石骨料破碎整形、級配調(diào)整、粉塵收集、廢水處理、物料儲運(yùn)等各環(huán)節(jié)在線監(jiān)測和智能控制的集成系統(tǒng)解決方案。鐵路行業(yè)已率先開展機(jī)制砂質(zhì)量在線監(jiān)控方面的研究，并可在線監(jiān)測機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)、石粉含量、顆粒級配、顆粒形貌（圓形度和長徑比）和含水率等指標(biāo)，相關(guān)成果納入了鐵路機(jī)制砂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但鐵路行業(yè)還有待實(shí)現(xiàn)機(jī)制砂制造全流程、全方位、立體化的智能控制技術(shù)。