機制砂在綿遂高速公路的生產(chǎn)應(yīng)用

楊成靜

(中鐵二局股份有限公司,四川 成都 610031)

各地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大批上馬,迫切需要大量的砂石資源。為了保護生態(tài)平衡,國家已明文禁止擅自開挖天然砂,部分地區(qū)現(xiàn)有天然砂資源已不能滿足需求,機制砂在工程建設(shè)領(lǐng)域的使用越來越受到關(guān)注。盡管自上世紀(jì) 70、80年代以來機制砂就開始在水利水電工程建設(shè)中有所應(yīng)用,90年代后應(yīng)用范圍也有擴大趨勢,但在其他建筑領(lǐng)域的使用一直受到局限。直到 2008年公路行業(yè)編制出了《機制砂在混凝土中的應(yīng)用指南》一書,為機制砂在該行業(yè)的使用提供了參考,國家標(biāo)準(zhǔn)也于 2010年才正式把機制砂納入建筑用砂范圍。造成這種狀況的主要原因有二:一是對機制砂的認(rèn)識需要一個逐步深化的過程,二是機制砂品質(zhì)易受原材料質(zhì)量和生產(chǎn)設(shè)備選型及工藝參數(shù)匹配影響,質(zhì)量難以把控。本文通過對綿遂高速公路機制砂生產(chǎn)和應(yīng)用情況的介紹,旨在為同類項目施工提供參考。

1 實例工程基本情況

綿遂高速公路遂寧段位于涪江下游。涪江是川內(nèi)水利資源開發(fā)利用較為徹底的河流,上、中游的十幾處大壩和多年“天保工程”實施,使得涪江輸砂、輸石量銳減,現(xiàn)下游天然中粗砂資源匱乏,僅有少量特細(xì)砂產(chǎn)出,小粒徑礫石資源也欠缺。本項目橋梁結(jié)構(gòu)混凝土圬工量達(dá) 80多萬立方米,標(biāo)號涉及 C30、C 40、C 50等幾個等級,其中 C50混凝土 12萬立方米,混凝土圬工用粗細(xì)集料的需求量極大。為此,施工單位進場后立即著手展開混凝土圬工用粗細(xì)集料的保障工作調(diào)研。

當(dāng)?shù)孛裼媒ㄖ毡椴捎盟槭庸ず蟮母碑a(chǎn)品——石屑直接作為細(xì)骨料拌制混凝土。試驗室對其進行采樣分析,情況如下:一是顆粒粗,細(xì)度模數(shù)大,一般都在 3.5以上;二是粒形差,扁平狀和楔形狀顆粒多;三是級配不合格,篩分曲線呈“兩頭大中間小”現(xiàn)象。上述因素導(dǎo)致試拌混凝土流動性、和易性和保水性均較差,不能滿足結(jié)構(gòu)物施工的工作性能要求。本地能就近利用的天然中粗砂遠(yuǎn)在 130 km以外的地區(qū)才有批量生產(chǎn),到達(dá)工地現(xiàn)場的售價高達(dá) 160元/m3以上,經(jīng)濟上非常不劃算。

由于當(dāng)?shù)囟嗄陙韺ι笆Y源的采砂船“水采”,在涪江河心灘和邊岸砂灘廢棄了許多粒徑在80～300mm之間的卵石堆。其母巖絕大部分為硅質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)細(xì)砂巖,少量石灰質(zhì)巖,飽和抗壓強度在 100MPa以上,且潔凈無泥,是理想的混凝土用粗、細(xì)骨料生產(chǎn)原料?；诖?施工單位著力從如何開發(fā)利用現(xiàn)有卵石資源生產(chǎn)骨料著手,尋求合適設(shè)備配型和生產(chǎn)工藝參數(shù),確保混凝土粗、細(xì)集料品質(zhì)和經(jīng)濟性生產(chǎn)及產(chǎn)量均衡。

2 設(shè)備選型與生產(chǎn)工藝

2.1 設(shè)備選型

一套完善的沙石料場生產(chǎn)線由給料系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、篩分系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)組成,高品質(zhì)機制砂還需配置沖洗設(shè)備分離過多的石粉。其中破碎系統(tǒng)是整套生產(chǎn)線的心臟,直接影響產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)效率。生產(chǎn)線各系統(tǒng)之間應(yīng)做到相互協(xié)調(diào),以確保生產(chǎn)流暢,產(chǎn)量匹配,實現(xiàn)低消耗、高產(chǎn)出目的。同時,為保證設(shè)備運行平穩(wěn),不出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象,通常后一級機械生產(chǎn)率容量應(yīng)比前一級容量增大 10%～20%。過軍渡砂石場是本項目主產(chǎn)砂石場之一,生產(chǎn)能力設(shè)計為:碎石 1(粒徑 20～40mm)280m3/d,碎石 2(粒徑 5～20mm)250m3/d,機制砂(中砂)350m3/d。其主要設(shè)備見表1。

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2.2 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝流程采用三級破碎方案,即一級破碎采用顎式破碎機進行中破,將礦物原料(卵石)初步破碎成 95mm以下的初級產(chǎn)品 A后經(jīng)由皮帶輸送機輸送至 1#篩分機進行篩分。1#篩分機只設(shè) 1層篩網(wǎng),篩網(wǎng)篩孔尺寸為 31.5mm(僅為參考值),篩網(wǎng)篩余物通過皮帶輸送機輸送至圓錐式破碎機進行細(xì)碎,破碎產(chǎn)物通過皮帶輸送至 2#篩分機篩分。2#篩分機設(shè) 3層篩網(wǎng),篩網(wǎng)篩孔尺寸分別為 37.5mm、19mm、4.75mm,篩分產(chǎn)物 4種規(guī)格,其中 37.5mm方孔篩篩余物通過皮帶返回圓錐式破碎機再次破碎,粒徑在 19～37.5mm之間的產(chǎn)品通過皮帶直接輸送至碎石成品倉 1,粒徑在 4.75～19mm的產(chǎn)品通過皮帶直接輸送至碎石成品倉 2,4.75mm方孔篩篩下物作為成品砂通過皮帶輸送至“巴馬克”石子粉碎機整形。1#篩分機的篩下物(粒徑在 31.5mm以下)的通過皮帶輸送機直接進入“巴馬克”石子粉碎機(即立軸式?jīng)_擊破碎機)進行超細(xì)碎,產(chǎn)物經(jīng)輸送帶輸入 3#振動篩進行篩分分級,3#振動篩只設(shè) 1層篩網(wǎng),篩網(wǎng)篩孔尺寸為 4.75mm,篩下物作為半成品進入高堰式螺旋分級機進行掏洗,篩余物經(jīng)皮帶運輸機返回至“巴馬克”石子粉碎機再碎。進入高堰式螺旋分級機的半成品機制砂在淘洗槽淘洗后,經(jīng)由螺旋葉片輸送到皮帶輸送機上,運至成品砂倉貯存。

3 生產(chǎn)控制要領(lǐng)

(1)開車前必須進行設(shè)備檢查,確保生產(chǎn)系統(tǒng)各類設(shè)備處于完好狀態(tài),設(shè)備不允許帶病工作;同時需查驗破碎機排料口寬度是否處于正常位置,輸送帶張緊是否適度;

(2)設(shè)備啟動必須空載進行,振動給料機必須待所有設(shè)備正常運轉(zhuǎn)后方可開始給料;

(3)1#篩分機的作用是將初級產(chǎn)出物進行初次篩分,列舉的篩孔尺寸只是參考數(shù),實際使用中可結(jié)合需要進行調(diào)整,以保證“巴馬克”石子粉碎機的機制砂產(chǎn)量。

(4)兩種規(guī)格碎石的產(chǎn)出比可通過調(diào)整圓錐式破碎機排料口寬度實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)。當(dāng)小粒徑碎石需求量大時,可將排料口寬度調(diào)窄;反之亦然。

(5)機制砂粒徑大小及相應(yīng)級配可通過調(diào)整“巴馬克”石子粉碎機進料速度與進料量及分流比例等手段實現(xiàn)控制。若有匹配需求,可請廠家調(diào)整機子轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)速度,可更好控制產(chǎn)成品粒徑。

(6)機制砂在高堰式螺旋分級機內(nèi)的淘洗需重點控制布料方式和淘洗槽內(nèi)料漿濃度。機制砂應(yīng)盡量沿淘洗槽全寬均勻入槽;淘洗槽內(nèi)料漿濃度應(yīng)注意保持適度和穩(wěn)定。料漿濃度可采用比重儀進行檢測控制,一般也可憑經(jīng)驗把握。料漿濃度小,機制砂淘洗效率低;料漿濃度大,石粉淘洗充分,淘洗效率高,但同時也導(dǎo)致一部份有效顆料,特別是 0.30mm以下顆料的損失,造成浪費。淘洗槽內(nèi)料漿濃度可通過控制單位時間的入槽水量調(diào)整。單位時間的入槽水量大,換水率高,料漿濃度就低。

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4 產(chǎn)品質(zhì)量驗證及應(yīng)用情況

機制砂淘洗前、后指標(biāo)檢測見表2。

數(shù)據(jù)表明,用“巴馬克”石子粉碎機所生產(chǎn)的機制砂品質(zhì)較好,高堰式螺旋分級機能有效分離其中超量石粉,并使得砂的級配更趨于合理,質(zhì)量符合GB/T14684-2001規(guī)定。

對所產(chǎn)兩種規(guī)格的碎石進行質(zhì)量檢驗,級配、壓碎指標(biāo)、針片狀含量、含泥量等各項指標(biāo)均滿足 GB/T14685-2001要求。

在混凝土配合比試驗中,先后用所生產(chǎn)的機制砂和碎石分別進行了 C30水下混凝土、C30墩柱混凝土和 C40、C 50預(yù)制梁混凝土的配制工作,均取得了成功。在試配中,曾出現(xiàn)混凝土流動性稍差現(xiàn)象,但經(jīng)摻入粉煤灰后,其工作性能得到較好改善。

表3匯總了本項目部分工程采用的混凝土配合比。

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表4匯總了本項目部分工程混凝土強度及彈性模量檢測結(jié)果。

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5 經(jīng)濟效益

據(jù)統(tǒng)計,本項目混凝土施工總方量達(dá) 80多萬立方米 ,約需中粗砂 40多萬立方米,碎石 60多萬立方米,基本都用涪江中廢棄的卵石加工生產(chǎn)。機制砂出廠價為 45元/m3,到工地均價約 60元/m3,每立方米比淮口中砂便宜近 100元,僅此一項,就降低工程成本約 4000多萬元。

6 結(jié)束語

機制砂可作為細(xì)骨料廣泛替代天然砂應(yīng)用于一般混凝土結(jié)構(gòu)物?！鞍婉R克”石子粉碎機能較方便地獲得施工所需的機制砂成品粒徑及優(yōu)良級配,適用于優(yōu)質(zhì)機制砂生產(chǎn);同時采用高堰式螺旋分級機對石粉進行分離,可以得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的合格產(chǎn)品,滿足各類混凝土(包括高標(biāo)號混凝土)對細(xì)骨料的要求,并能取得較好的經(jīng)濟效益和環(huán)保效果。

[1]姚望科.石料生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,2001