浅谈隧道洞渣生产机制砂生产工艺

浅谈隧道洞渣生产机制砂生产工艺

陈昊

( 重庆交通大学土木工程学院，重庆 402247 )

摘要：工程建设中通常产生大量的工程弃渣，同时又需要大量的砂石骨料。本文主要归纳分析工程弃渣利用的可行性，研究工程弃渣制备砂石骨料相关技术，明确其质量控制要点，为工程弃渣制备砂石骨料提供科学、系统的技术支撑。

关键词：机制砂；生产工艺；质量控制

在工程建设中，为解决工程弃渣处理困难和缓解砂石骨料供需矛盾，以“就地取材，变废为宝”为原则，充分利用满足要求的工程弃渣，如硬质岩开挖弃料制备砂石骨料，使两者之间平衡，从而提高资源综合利用和经济效益，对环境保护及可持续发展具有重要意义。充分利用工程弃渣制备砂石骨料，不仅是未来工程建设（如公路、铁路等）获取原材料的重要途径，也是“资源节约型”和“环境友好型”社会的发展方向，进而实现工程建设与环境保护间的和谐发展。

1.可行性分析

影响工程弃渣可用性的主要因素包括弃渣质量指标、经济效益指标和场内外交通状况等，可用作工程弃渣利用的前期分析研判。

(1)质量技术评价

母岩抗压强度至少应比所配制的混凝土强度高20%［1］。对不同岩性的母岩抗压强度要求为：在水饱和状态下，火成岩应不小80MPa，变质岩应不小于60MPa，水成岩应不小于30MPa［2］。另外为保证砂石骨料不具备碱活性，还要对母岩进行碱活性检测。

(2)经济效益分析

经济效益分析主要是从成本与效益的比较出发，对自产与外购砂石骨料进行经济成本对比分析，得出利用弃渣制备砂石骨料的临界产量，即自产与外购砂石骨料总成本相同时计算出的弃渣利用量，进而确定其经济可行性。

2.弃渣回填甄选

砂石骨料制备加工技术是决定工程弃渣能否成功利用的关键。其关键技术主要包括弃渣回采甄选、砂石骨料加工工艺、砂石加工系统选址与布置、废水处理、粉尘与噪声治理等。

（1）工程弃渣大都来自不同部位或单位，岩石特性会存在一定差异，其岩性、抗压强度、风化程度等的波动性加大了母材的差异性和复杂性，难以保证母材的质量及其稳定性。

（2）工程弃渣夹土等杂质较多。相比于矿山开采的石料，工程弃渣洁净度较低，弃渣的利用需采取适当的除杂去土措施。

（3）工程弃渣来源广，有明挖料、洞挖料或明挖与洞挖混合料。工程开挖主要采用爆破法，其中隧道开挖时因受横截面设计尺寸影响，爆破面小且爆破点集中，从而导致爆破后的洞渣平均尺寸相对于矿山开采石料要小，且粉料较多，石料裹粉较厚。据调查统计，矿山开采的石料尺寸主要集中在400—1000mm，而隧道洞渣石料尺寸主要集中在200-650mm。针对工程弃渣特点，若将工程弃渣全部混合堆放于渣场，势必造成母材的不均一和不稳定，性能波动更加显著，最终降低其制备砂石骨料的质量，因此需对弃渣进行初步甄别和分类，从源头上最大限度降低母材的质量波动。

3.砂石骨料加工工艺

3.1生产方法

砂石骨料生产方法包括干法、湿法和干湿法结合3种［3］。粗骨料生产宜采用湿法生产，但湿法生产带来废水处理等冗余工序，目前通常采用干法生产；细骨料通常采用干湿法结合或干法生产。

(1)湿法生产

在骨料筛分过程中，用水对骨料进行冲洗。适用于原料中含泥或软弱颗粒多、细骨料石粉含量偏高等情况，可采用湿法生产去除部分石粉。优点是筛分效率高，骨料表面洁净，生产过程无扬尘；缺点是用水量大，废水处理难度大，细骨料石粉流失严重，脱水困难。

(2)干法生产

指在骨料生产过程中不进行冲洗或洗泥作业，而仅在粗骨料进入成品料仓前采用冲洗筛对其进行冲洗或不冲洗。主要适用于原料清洁和细骨料成砂率低、石粉含量低的砂石加工系统。优点是用水量少，石粉流失量少，废水处理量少或无废水处理；缺点是扬尘一般较大，需封闭扬尘大的部位，并配置除尘设备，原料含水时细骨料不易筛透。

（3）干湿结合

一般指采用湿法生产粗骨料与干法生产细骨料相结合的生产工艺。主要适用于原料含泥量偏高且细骨料石粉含量偏低的砂石加工系统。优点是兼有干法生产和湿法生产的优点，耗水量较少，废水处理量不大，粗骨料表面清洁，细骨料石粉流失少，扬尘少；缺点是制砂原料经水洗再进入制砂设备立轴式破碎机前需进行脱水（原料含水率一般不大于3%，否则严重影响制砂效果）。

3.2破碎和筛分

（1）破碎

破碎是砂石骨料制备的核心。对于难破碎、磨蚀性强的岩石，如玄武岩、花岗岩、流纹岩等，通常选用3段破碎，粗碎常选用颚式或旋回破碎机，中碎选用破碎比相对较大的中型圆锥破碎机，细碎选用短头型圆锥破碎机。对于中等可碎或易碎岩石，如石灰岩、大理岩等，可采用2段或3段破碎，粗碎常选用破碎比较大的反击式或锤式破碎机，中、细碎选用反击式或圆锥破碎机。选用反击式破碎机作为粗碎设备时，应进行粗骨料生产级配与使用级配的平衡复核；选用反击式破碎机作为中、细碎设备时，应进行破碎试验并根据试验成果核算各级粗骨料中的中径筛余。

（2）筛分

筛分是控制砂石骨料粒径的关键，原料经破碎后配置筛分设备进行筛分分级，目前常用的筛分设备有自定中心振动筛、重型振动筛、直线振动筛和高频筛等。自定中心振动筛广泛应用于给料均匀的中、细颗粒筛分；重型振动筛用于筛分粗粒物料，筛孔尺寸可达

250-400mm，常作预筛分，处理超径石；直线振动筛用于粗、中、细物料的筛分，也可适用于脱水；高频筛筛分效率高，适用于筛分粒径小的物料。振动筛的配置应根据原料的含泥量、可洗性、所需处理能力、筛分原料的级配曲线等确定，在计算筛分处理能力时，应计入给料量的波动，多层筛应逐层计算，按最不利层选择型号并校核出料端的料层厚度，要求筛网出料端的料层厚度不大于筛孔尺寸的3-6倍（用于脱水时取小值）［4］。

总结：

（1）工程建设开挖料常常作为废渣丢弃，既占用土地资源又影响环境。正确处理好工程建设和生态保护的关系，实现工程弃渣的资源化利用是建设绿色工程的必然要求。

（2）砂石骨料制备技术快速发展，新型设备和关键技术不断推陈出新，合理选择砂石骨料加工工艺和设备等，并通过加强质量控制，为工程建设提供优质的砂石骨料。

参考文献

[1] Cui Xin,崔鑫,Wang Longzhi,等.关于JGJ 52-2006《普通混凝土用砂,石质量及检验方法标准》执行中若干问题的思考[C]//"改变的力量"2016第十三届全国商品混凝土可持续发展论坛(2016中国商品混凝土年会)论文集.中国硅酸盐学会;建筑材料工业技术情报研究所, 2016.

[2] 中国砂石协会.GB/T 14684-2011《建设用砂》、GB/T 14685-2011《建设用卵石、碎石》宣贯教材[M].中国标准出版社,2012.

[3] 佚名.混凝土骨料制备工程[M].中国电力出版社,2014.

[4] 周长泉,张伟,周明凯,等.砂岩隧道洞渣集料在宜巴高速公路中的应用[J].交通科技, 2013(2):4.DOI:10.3963/j.issn.1671-7570.2013.02.043.