混凝土砂石骨料的質(zhì)量控制及骨料污染措施探析

于紅波

(遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000)

文章編號(hào)：1007-7596(2015)12-0052-03

混凝土砂石骨料的質(zhì)量控制及骨料污染措施探析

于紅波

(遼寧省營(yíng)口水文局，遼寧 營(yíng)口 115000)

混凝土砂石加工廠可分為人工骨料加工廠和天然砂石料加工廠兩種基本類型。天然砂石料加工廠一般由超徑處理車間(工段)和篩洗車間(工段)組成，當(dāng)需要人工骨料補(bǔ)充或調(diào)整天然骨料級(jí)配時(shí)，則需要另設(shè)必要的破碎車間和制砂車間。文章介紹了水利工程混凝土砂石骨料場(chǎng)生產(chǎn)規(guī)模、工藝流程、設(shè)備選型、質(zhì)量控制措施及質(zhì)量管理要點(diǎn)，為水利建設(shè)部門提供參考。

混凝土；砂石骨料；生產(chǎn)；質(zhì)量控制；措施

混凝土砂石加工廠可分為人工骨料加工廠和天然砂石料加工廠2種基本類型。天然砂石料加工廠一般由超徑處理車間(工段)和篩洗車間(工段)組成，當(dāng)需要人工骨料補(bǔ)充或調(diào)整天然骨料級(jí)配時(shí)，則需要另設(shè)必要的破碎車間和制砂車間。

1 生產(chǎn)規(guī)模

1.1 工作制度

1)砂石加工廠生產(chǎn)不均衡，高峰期每月實(shí)際工作日數(shù)和每月實(shí)際工作小時(shí)數(shù)均可能高于表列數(shù)值。但為了計(jì)算規(guī)范化，仍建議采用表列數(shù)值，可在設(shè)備選型時(shí)取較高的負(fù)荷系數(shù)。

2)天然骨料的超徑處理或人工骨料的粗碎工段，一般直接承受采場(chǎng)來料，其作業(yè)時(shí)間應(yīng)與采場(chǎng)的采運(yùn)工作制度一致。為適應(yīng)來料波動(dòng)，除用受料倉(cāng)調(diào)節(jié)外，在超徑處理或粗碎設(shè)備選擇時(shí)，其負(fù)荷系數(shù)可取0.65～0.75，3班工作時(shí)取較低值。超徑處理之前如設(shè)有毛料堆時(shí)，可取高于0.75的負(fù)荷系數(shù)。

3)篩洗和中細(xì)碎工段采用2班制，其設(shè)備的負(fù)荷系數(shù)可取0.75～0.85。

1.2 規(guī)模計(jì)算

砂石加工廠的生產(chǎn)規(guī)模通常以小時(shí)處理能力表示，處理能力計(jì)算公式為：

(1)

式中：Q為砂石加工廠處理能力，t/h；T為砂石加工廠月工作時(shí)間數(shù)，一般按2班制計(jì)算為350h，3班制為500h；Qmc為混凝土澆筑月強(qiáng)度；A為混凝土的骨料用量，無試驗(yàn)資料時(shí)，可取2.15～2.2t/m3；Q0為工程其它砂石料的月需用量，t；KS為不計(jì)開采拋(流)失的綜合采運(yùn)加工棄料損耗補(bǔ)償系數(shù)，同前，取1.375。

根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配將成品骨料設(shè)計(jì)生產(chǎn)量Qf分解為各徑級(jí)骨料的設(shè)計(jì)產(chǎn)量，是檢驗(yàn)砂石加工廠是否滿足生產(chǎn)總量和級(jí)配要求的依據(jù)，計(jì)算公式為：

(2)

式中：K8為包括成品料的堆儲(chǔ)和運(yùn)輸損失耗補(bǔ)償系數(shù)；K9為混凝土運(yùn)輸、澆筑、廢料損耗補(bǔ)償系數(shù)。

2 工藝流程

2.1 超徑石的處理

1)作棄料處理。天然砂石料中的超徑石系指超過最大骨料粒徑的石料，當(dāng)超徑石的含量不多或粒徑過大、巖石過于堅(jiān)硬、破碎利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大時(shí)，可作為棄料處理。

2)破碎利用超徑石。如在經(jīng)濟(jì)上有利，可將超徑石破碎后用作混凝土骨料，按連續(xù)生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。如超徑石的粒徑>300mm時(shí)，宜選用小型旋回破碎機(jī)或顎式破碎機(jī)破碎。粒徑較小時(shí)，可選用圓錐破碎機(jī)破碎。

2.2 篩分和級(jí)配調(diào)整

上堡料場(chǎng)砂子顆粒級(jí)配均勻且與混凝土所需的級(jí)配比較接近，可采用簡(jiǎn)單的篩分工藝。

2.3 砂石清洗

上堡料場(chǎng)的天然砂石料中含有泥土，需在振動(dòng)篩上用高壓水沖洗，再配和使用螺旋洗砂機(jī)進(jìn)行清洗。

2.4 回水利用和污水處理

原料中的污泥和粉粒含量，在河灘料場(chǎng)中約占1%～6%。這些污物與沖洗水一起集中到砂粒一級(jí)。為控制砂石料的質(zhì)量，常用較多的水沖洗，以致分級(jí)脫水時(shí)溢流速度過大，大量細(xì)砂被帶走。如果砂的粒徑較粗，細(xì)砂就應(yīng)回收利用。

3 主要設(shè)備選型

3.1 篩分設(shè)備

砂石加工廠常用的篩分設(shè)備有振動(dòng)篩和固定篩。固定篩又分為格篩和條篩2種。預(yù)篩分時(shí)選用條篩，傾斜安裝，傾斜角應(yīng)>物料對(duì)篩面的摩擦角，一般>35°，以使物料能沿篩面自動(dòng)地下滑。條篩橫向凈孔尺寸為篩下物最大允許粒徑的1.1～1.2倍，≥50 mm。之所以選用條篩是因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，可直接受料，不消耗動(dòng)力，價(jià)格便宜；但是物料易堵塞篩孔，需要的高差大，篩分效率只有50%～70%，不宜用作檢查篩分構(gòu)成閉路。條篩的長(zhǎng)度≥寬度的2倍，最優(yōu)長(zhǎng)度為3～4m；寬度按給料機(jī)或運(yùn)輸機(jī)確定，并>給料最大粒徑的2.5倍。

砂石料篩分沖洗用水應(yīng)該有所控制，水量過多宜造成細(xì)砂流失，上堡料場(chǎng)中細(xì)砂含量相對(duì)較少，特別是對(duì)碾壓混凝土至關(guān)重要的<0.15 mm顆粒含量過分偏少，所以篩分沖洗過程中應(yīng)特別注意。而當(dāng)水量過少時(shí)，砂石料不易洗凈，影響骨料的質(zhì)量，使其不能很好地與水泥結(jié)合。

3.2 分級(jí)脫水設(shè)備

螺旋洗砂機(jī)兼有洗砂、分級(jí)和脫水的作用。洗砂機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，下端裝攪拌葉槳，寬溢流口，長(zhǎng)機(jī)身，利于脫水。選用寬堰螺旋洗砂機(jī)可增大沉降區(qū)面積和溢流口寬度，降低流速，減少細(xì)砂的流失。因?yàn)樯媳ち蠄?chǎng)的細(xì)砂(≤0.15 mm)含量偏少，所以減少細(xì)砂的流失對(duì)本工程至關(guān)重要。

在篩分機(jī)上沖洗砂石的全部用水與砂一起進(jìn)入螺旋洗砂機(jī)。常因流量過大，溢流速度過快而引起細(xì)砂流失，在洗砂機(jī)之前設(shè)置濃縮斗，可以減少進(jìn)入洗砂機(jī)的流量。濃縮機(jī)常與螺旋洗砂機(jī)等設(shè)備構(gòu)成聯(lián)合作業(yè)，濃縮排放污泥，回收利用沖洗水。必要時(shí)可在沖洗尾水進(jìn)入濃縮機(jī)之前注入適量的凝聚劑，加速微粒的凝聚和沉降，改善排水的水質(zhì)。

3.3 給料設(shè)備

砂石加工廠常用的給料設(shè)備有電磁和慣性振動(dòng)給料機(jī)、板式給料機(jī)、槽式給料機(jī)、圓盤給料機(jī)、鏈?zhǔn)浇o料機(jī)、膠帶給料機(jī)和機(jī)動(dòng)弧行門等。根據(jù)各自的特點(diǎn)和適用范圍，在觀音閣砂石系統(tǒng)中選用電磁和慣性振動(dòng)給料機(jī)。

4 廠址選擇和設(shè)備配置

4.1 廠址選擇

砂石加工廠的廠址在經(jīng)過料場(chǎng)運(yùn)輸方案綜合比較之后，選定在上堡料場(chǎng)上游，距上堡料場(chǎng)約3km處，距拌和樓100m左右。

4.2 車間設(shè)備的配置

4.2.1 總體布置

1)篩分車間有預(yù)篩分車間和分級(jí)篩分車間兩類。前者主要是篩出超徑石塊，后者是用作砂石成品的分級(jí)篩分。

2)篩分機(jī)布置采用復(fù)列式，將所有篩子自上而下布置在一座多層樓房(即篩分樓)內(nèi)，廠內(nèi)運(yùn)輸靠物料自重通過溜槽自流。篩分樓結(jié)構(gòu)用鋼筋混凝土構(gòu)成。篩分樓拆裝方便，可重復(fù)使用，大大減少了土建工程量，縮短臨建工期。

4.2.2 車間設(shè)備的配置

1)篩分車間是天然砂石料加工廠的主要車間。為保證連續(xù)運(yùn)行，在地面配置調(diào)節(jié)料倉(cāng)。其儲(chǔ)量為一個(gè)臺(tái)班的處理量。

2)地面調(diào)節(jié)料倉(cāng)用帶式輸送機(jī)直接向篩分機(jī)供料。篩分機(jī)進(jìn)料不直接沖向篩網(wǎng)，可以起到保護(hù)篩網(wǎng)提高篩面利用率的作用。

3)篩分機(jī)的布置高度滿足篩上產(chǎn)物重力自流排料的要求。溜槽傾角35°。篩下設(shè)集料漏斗，傾角為50°，漏斗的承料部分長(zhǎng)度和寬度比篩框長(zhǎng)度和寬度分別大100 mm。

4)螺旋洗砂機(jī)布置在篩分樓的底層。漿液通過水槽進(jìn)入螺旋洗砂機(jī)脫水，水槽底面低于洗砂機(jī)沉砂室液面150 mm，并根據(jù)溢流粒徑大小，確定溢流量、補(bǔ)給水量以及進(jìn)料部位。

5)篩分車間運(yùn)行時(shí)噪聲大，沖洗水溢流現(xiàn)象突出。為改善勞動(dòng)條件，每層布置有隔音的操作監(jiān)視室，且樓內(nèi)有良好的防漏和排水措施。

5 砂石骨料的質(zhì)量控制

成品砂石骨料的質(zhì)量，首先決定于砂石原料自身的質(zhì)量，但加工質(zhì)量對(duì)混凝土的性能也有重大的影響，且在一定程度上影響混凝土的水泥用量。因此，必須在生產(chǎn)過程中加以嚴(yán)格控制。砂石骨料常見的質(zhì)量問題有破碎、分離、混雜、污染和軟弱顆粒等問題，此外還有砂的含水量和細(xì)度模數(shù)的控制問題。對(duì)于以上這些可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題，除在生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程外，尚須采取各種工藝措施，盡可能防止各種質(zhì)量問題的出現(xiàn)，改善提高砂石骨料最終成品的質(zhì)量，為保證混凝土質(zhì)量創(chuàng)造必要的條件。

5.1 防止骨料破碎、分離、混料的措施

成品料從出篩分樓至攪拌機(jī)要經(jīng)歷多次轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，往往引起骨料破碎，特別是大粒徑、針片狀、含有裂隙和脆性的骨料較易破碎。破碎有碎裂和剝落兩種，前者常因卸料自由落差過大所致，后者則發(fā)生在輾轉(zhuǎn)研磨中。破碎常是引起遜徑的主要原因。成品料的級(jí)內(nèi)粗細(xì)顆粒分離主要發(fā)生在堆料與物料裝卸過程中，如措施不當(dāng)，容易引起粗顆粒滾落集中到料堆底部的嚴(yán)重分離現(xiàn)象，強(qiáng)風(fēng)也會(huì)使自由拋落的細(xì)骨料產(chǎn)生離析。由于分離，使同一粒徑級(jí)骨料的級(jí)內(nèi)顆粒分布發(fā)生不應(yīng)有的波動(dòng)，從而引起比表面積和空隙率的變化，造成混凝土質(zhì)量控制困難。由于擋墻、料倉(cāng)分隔不好，篩網(wǎng)、溜槽損壞，運(yùn)載工具和裝料受料倉(cāng)排料不凈，骨料輪換運(yùn)輸時(shí)的誤操作，都有可能產(chǎn)生混料。混料也是造成遜徑的重要原因之一。防止破碎、分離和混料，一般采取下列措施：

1)工藝設(shè)計(jì)中力求減少成品骨料的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，降低自由落差，避免料流的劇烈碰撞和急劇改向。

2)采用搖臂堆料機(jī)堆料時(shí)，要不斷移動(dòng)堆料機(jī)，回轉(zhuǎn)和俯仰動(dòng)臂，以保證均勻成層布料，自由落料高度≤3 m。對(duì)于卸料點(diǎn)固定的堆料，大、中石的自由落差超過5m時(shí)，要設(shè)緩降器。

3)一般不要在料倉(cāng)、料堆排空后進(jìn)行裝料和堆料。但經(jīng)一定時(shí)間后又須及時(shí)清倉(cāng)，以免碎料、粉料堆積。對(duì)于幾種料共用的料倉(cāng)，為避免混料，倉(cāng)底不應(yīng)有存料死角。落差超過3m時(shí)，大、中石應(yīng)設(shè)緩降設(shè)施。

4)帶式輸送機(jī)的拋料點(diǎn)要用適當(dāng)形狀的溜筒，以保證物料從中心豎直落下。

5)運(yùn)輸途中應(yīng)有棄料設(shè)施，以便棄置不合格石料或?qū)⑺撟髌渌猛尽?/p>

6)經(jīng)常做好設(shè)備和設(shè)施的維修工作，避免發(fā)生混料。

7)堆料場(chǎng)的各級(jí)骨料的隔墻應(yīng)有足夠高度和強(qiáng)度，并應(yīng)避開強(qiáng)風(fēng)。

8)采用孔徑略大的篩網(wǎng)，有意識(shí)地增多超徑石含量，以補(bǔ)償由于破碎引起的大顆粒含量的減少。

5.2 防止成品骨料污染措施

骨料污染的途徑主要有塵土沉積、泥水污水流入、機(jī)械和人員挾帶污物進(jìn)入堆料場(chǎng)，以及機(jī)械油脂泄漏和排氣污染等，一般采取下列防止措施：

1)禁止無關(guān)的設(shè)備和人員進(jìn)入成品堆料場(chǎng)。裝車作業(yè)應(yīng)盡量避免在堆料場(chǎng)上進(jìn)行。

2)堆料場(chǎng)地面應(yīng)平整，并有適當(dāng)?shù)钠露群徒厮潘O(shè)施。對(duì)于大型料場(chǎng)，地面應(yīng)有粒徑為10～150 mm的干凈、壓實(shí)的石料墊層作護(hù)面。

3)成品料的堆存時(shí)間不宜過長(zhǎng)，盡量做到及時(shí)周轉(zhuǎn)使用。

4)堆料場(chǎng)地弄取料時(shí)，進(jìn)料口應(yīng)適當(dāng)高出地弄頂板，地弄頂板則應(yīng)適當(dāng)高出堆料場(chǎng)地面，地弄內(nèi)要有排水設(shè)施。

5)地弄取料時(shí)，盡可能從兩個(gè)以上料口同時(shí)取料。

6)防止將污物帶入堆料場(chǎng)。

6 結(jié) 語(yǔ)

大壩主體采用碾壓混凝土施工工藝。由于碾壓混凝土施工工藝技術(shù)先進(jìn)，施工速度快，施工強(qiáng)度高，對(duì)骨料的生產(chǎn)能力要求也較高。選用了挖掘機(jī)配合自卸汽車和帶式輸送機(jī)進(jìn)行骨料的開采、運(yùn)輸，使采運(yùn)能力滿足混凝土澆筑強(qiáng)度。

對(duì)骨料的質(zhì)量要求較高,特別是對(duì)超遜徑的控制要求更嚴(yán)格。采用噴淋法冷卻骨料，這種方式在調(diào)節(jié)料倉(cāng)到拌和樓的帶式輸送機(jī)上進(jìn)行，這種方式工藝簡(jiǎn)單易行，并節(jié)省了時(shí)間和投資。降低了工作量，提高了工作效率。

[1]吳正敏.天然砂石骨料碾壓混凝土質(zhì)量控制綜述[J].水力發(fā)電，2014(09)：49-54.

[2]陳亮.淺談混凝土砂石骨料生產(chǎn)質(zhì)量控制[J].水利建設(shè)與管理，2011(10)：56-59.

2015-08-21

于紅波(1980-)，男，工程師，從事水文測(cè)驗(yàn)及水資源評(píng)價(jià)工作。

TV544

B