山区高速优质机制砂自加工关键技术研究

山区高速 优质机制砂自加工关键技术研究

庞旗旗

浙江交工路桥建设有限公司 浙江杭州 310051

摘要：在山区高速建设中，机制砂作为天然砂的替代物已逐渐得到推广应用，如何低成本、高效地加工出优质的机制砂成为机制砂广泛应用的首要前提。通过对机制砂母材甄选、石粉含量、细度模数、亚甲蓝MB值等物理特性对混凝土的影响研究，确定优质稳定的机制砂。运用碎石与机制砂高效联产工艺，对破碎形貌、松堆空隙率、筛网尺寸、产量能耗、除尘系统等综合分析，提出一套优质机制砂生产关键技术的控制措施。

关键词：山区高速；机制砂；高效；关键技术

引言

随着国家新型城镇化建设和新一轮西部大开发战略的深入实施，我国对混凝土及砂石用量急剧增长，建筑砂石用量已超百亿吨。连续多年的大规模无节制过度开采天然砂已经影响到了河堤等水利设施和周边建筑的安全及流域的生态环境。因此，我国已开展逐步推广机制砂替代天然砂，机制砂用量随之逐年增长。

对于机制砂替代天然砂而言，面临如下问题：①机制砂自身的几何、物理、化学特性如何；②与天然砂相比，机制砂对混凝土流动性和力学特性的影响是怎样的；③如何获取具有特定需求的机制砂与混凝土配合比；④优质机制砂低成本高效加工制造。尤其是最后一项，是机制砂推广应用的首要前提。

1工程概况

某山区高速公路位于温州文成县附近，起点桩号为K70+595，终点桩号K80＋203.848，路线全长9.609km。主要结构物为：大桥 2067.55m/5 座；长隧道 4696m/3座、中堡中隧道 693m/1 座；文成枢纽互通等，混凝土总量约45万m3 。项目机制砂采用干法平铺式砂石同出方案布局生产，母材选用塘坪隧道Ⅲ级及以上洞渣，主要以凝灰岩为主，岩石较硬，风化较弱，较完整，能满足本项目的砂石母料的生产需求。

2工艺流程及注意事项

2.1主要工艺流程

精品机制砂工艺流程为：振动喂料机喂料→头破颚式破碎机→渣土筛分→中转缓冲料库二破圆锥破碎机→振动筛分→高位料仓→整形制砂→振动筛分至各料仓。整条生产线采用干法除尘系统，采用3台除尘器分别针对一破、二破、整形、筛分4大部分进行有效除尘。给料机前端有梯形的棒条，可将小物料直接筛分，筛分出的小物料通过皮带机输送到渣土筛筛分，不再进入鄂破做重复破碎。中转缓冲料库可满足二破3-5小时破碎生产线，有效的解决了前后端需要维护保养设备的间隙，提高了工作效率和生产效益。二破筛分后5-33mm进入冲击破整形制砂，大于33mm返料继续破碎，0-5mm的料作为废料。圆锥破及冲击破后面振动筛加入选粉装置，采用多级选粉，严格控制成品的含粉量。

2.2生产注意事项

①石料破碎前设置除土工序，以控制土和强风化岩石的进入，确保料源洁净。②生产时应监控除尘设备的运行状态，保持粉尘含量的稳定性。③加强设备的维护，及时更换易磨损配件，稳定机制砂的质量。④机制砂成品设有独立的料仓，良好的排水设施，堆料高度不宜超过3.5m。⑤机制砂生产工艺以设备自动控制为主，人工为辅，突出设备生产线的先进性和自动化。⑥进行机制砂生产工艺性试验验证，对机制砂亚甲蓝值、细度模数、颗粒级配、堆积密度、石粉含量、压碎值等指标进行检验，使生产出机制砂的工艺参数满足混凝土的性能要求，对不同的岩石生产的机制砂不宜混用。

3 机制砂的质量保证

3.1母材质量控制

3.1.1母材含水率控制

干法制砂工艺中，母材含水率的变化对机制砂的含粉量、亚甲蓝、颗粒级配等参数指标严重影响，项目选址隧道口处，缩短运输距离，减小不良天气对母材含水率的影响；生产线整体采用厂房密封，避免不良天气对材料含水率的影响。

3.1.2母材抗压强度和坚固性检测

当围岩出现较大变化时，岩石质量可能发生变化，试验室负责及时取样检测岩石抗压强度和坚固性指标，保证母岩质量满足规范要求，并根据加工计划合理备料，避免因长时间日晒雨淋降低母材强度。

3.1.3母材色泽、含泥量、夹泥块及软弱颗粒含量控制

母材质量控制是生产合格机制砂的关键，主要从原料的源头上严格控制，由工班长负责检查母料外观，对色泽不统一，夹泥、含泥量大、软弱颗粒等不符合要求的毛料不允许进入母料储存区。

3.2生产过程控制

3.2.1破碎系统

重点控制破碎机机腔开口，确保破碎粒径符合各项质量指标，针片状含量控制在质量指标范围内。

3.2.2级配控制

①输送带的设置：设置平皮带，通过输送带正反转选择输出，来调节碎石级配。②组合筛网的使用：振动筛同一层筛网采用不同孔径规格筛网组合，来调节碎石级配。③分料斗转板的使用：碎石生产线设置多种形式分料转板，控制碎石生产路径及流量，来调节碎石级配。④细碎石回笼制砂：针对0.315-1.16mm颗粒含量偏少的情况，用5-33mm制砂的同时，把规格5-10mm的部份料返回制砂。⑤组合筛网的使用：调节振动筛底层筛网组成，来改变级配。

3.2.3关于机制砂细度模数控制

①组合筛网：振动筛同一层筛网采用不同孔径规格筛网组合，来控制机制砂的粗细程度。②调整风选：通过调节砂石分离机翻板开度及除尘风量，控制机制砂中石粉含量，改变机制砂细度模数。③细碎石返回制砂：把5-10mm的部分细石料返回进制砂机生产线，二次制砂。

3.2.4含粉量控制

①原材料初选筛分：采用双段棒条振动给料机，前段有梯形棒条，可以将5cm以下的原料过滤掉，这在供应原料岩性不稳定、料源含水量较大或者表层风化岩及表土剥离不干净的情况下生产碎石，必须如此布置。②“中破”底层筛网细集料直接出料：原料的细料特别多或者含水量较大时，把底层筛网0-5mm之间的颗粒选择输出，不进入下一步生产环节，此时的细颗粒含水量大或者含粉量高，生产过程中成品料易裹粉。③二次筛分：成品料出料采用前后二次筛分，第一次筛分出的5-20mm成品料，通过两次筛分除尘，使包裹在碎石表面的石粉振掉，碎石包裹现象有很大改观。④圆锥破碎机破碎后的物料进振动筛进行检查筛分，振动筛最下层筛网设置为5mm，筛除5mm以下物料后再进入冲击破进行干法制砂。⑤生产线足额配置水雾除尘+脉冲引风除尘系统+砂粉分离机，各部件及皮带机均密封除尘，确保碎石、机制砂含粉量符合要求，并设置独立粉料回收罐。

3.2.5机制砂离析控制

①调含水量：加装加湿搅拌机对机制砂加湿搅拌后再出料，以下料时，砂堆表面无粗颗粒向下滚动移动为原则。②控制下料带高度：铲车装车出料时，注意不要把下料处料铲干净，留适当高度料堆。③成品料仓搭棚：防止下大雨机制砂细小颗粒流失。④加装防离析料斗：改连续下料模式为分时集中下料模式。

3.2.6机制砂含泥量控制

①设置废料带:在给料机中通过棒条筛分，把细料通过废料带过掉。②选装振筛筛分:含泥量严重时,需加大棒条间距,并在废料带后端加装二层振筛。

3.2.7机制砂含水量控制

①湿拌机：机制砂出料皮带前端加装湿拌机，机制砂进入搅拌机加水喷湿且均匀搅拌后才出料，防止离析，最佳湿度控制在3.5-5.5%。②成品料仓搭棚：防止天晴机制砂含水量过小，雨天雨水进入。

3.3成品检查验收制度

3.3.1成品骨料的储存

成品骨料的堆存做到标志明确，同时控制混料，防止油污及杂物污染，严格控制堆高。

3.3.2成品质量检查

①项目部试验室应按照《浙江省交通建设工程机制砂生产（干法）及机制砂混凝土技术指南》对机制砂进行型式检验，型式检验合格后才能批量生产；②项目部物资设备科与试验室严格按照快速检验办法，对机制砂的颜色、粗细、含泥量、亚甲蓝等参数进行先预验后入库。③项目部试验室进行机制砂混凝土外加剂相容性快速试验，对外加剂适应性进行验证调整。④项目部试验室根据《浙江省交通建设工程机制砂生产（干法）及机制砂混凝土技术指南》，进行多次机制砂混凝土配合比的试配、性能确认、工艺性验证。以第一件构件浇筑的工艺性评价、质量与外观检验为依据，调整和优化机制砂质量和机制砂混凝土配比。