溪洛渡大壩混凝土粗骨料針片狀中小石含量控制及生產(chǎn)工藝改造

鐘建軍，曾 麗，向 飛

(四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 610072)

1 前 言

溪洛渡水電站大壩混凝土粗骨料從塘房坪有用料渣場回采，由塘房坪加工系統(tǒng)生產(chǎn)，巖石成分為玄武巖;細(xì)骨料由大戲廠山體開采，馬家河壩加工系統(tǒng)生產(chǎn)，成分為石灰?guī)r骨料。

塘房坪人工粗骨料加工系統(tǒng)設(shè)計(jì)成品生產(chǎn)能力約1 410t/h，毛料處理能力約1 880 t/h，二班制生產(chǎn)。成品粗骨料級(jí)配參考值:特大石∶大石∶中石∶小石 =26∶23∶25∶26。加工系統(tǒng)的原料為導(dǎo)流洞、泄洪洞、放空洞、引水發(fā)電系統(tǒng)等地下洞室開挖的石渣，巖性以玄武巖為主，角礫熔巖占20% ～30%，巖石為非活性骨料，料源不富裕。經(jīng)檢測分析，其中超徑石約占16%～28%，料徑小于20mm的約占12%，針片狀粒形為主要形狀。

2 粗骨料針片狀含量對大壩混凝土質(zhì)量的影響

大壩混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C18030F300W13、C18035F300W14、C18040 F300W15三類。C18040F300W15為主要使用混凝土，以四級(jí)配為主，設(shè)計(jì)水膠比0.41，水泥用量不超過130kg，用水量不超過85kg，施工工作度為2～4cm。基于以上要求，粗骨料中針片狀含量應(yīng)得到優(yōu)化和嚴(yán)格控制，且針片狀含量降低有利于改善混凝土工作性能、降低骨料空隙率、提高混凝土強(qiáng)度、減少用水量和提高經(jīng)濟(jì)效益。

塘房坪粗骨料加工系統(tǒng)于2008年10月16日通過專家組驗(yàn)收，骨料生產(chǎn)質(zhì)量滿足規(guī)范要求及合同要求。為了進(jìn)一步提高混凝土質(zhì)量和改善大壩混凝土工作性能，溪洛渡專家組對大壩骨料質(zhì)量提出更高要求，將粗骨料針片狀含量由15%降低到10%，且保證率為95%。

3 影響針片狀含量的因素

特大石、大石針片狀含量易于控制和優(yōu)化，用目前國產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過一、二段破碎就能滿足要求。但要降低中、小石的針片狀含量難度較大，尤以小石為甚。影響針片狀含量的因素較多，如工藝流程、設(shè)備選型、系統(tǒng)布置、骨料級(jí)配比例、過程控制、運(yùn)行管理、經(jīng)濟(jì)效益等。在諸多復(fù)雜因素和環(huán)境條件下，監(jiān)理工程師需要分析研究其關(guān)鍵要素及各要素的管理點(diǎn)。同時(shí)，要不斷學(xué)習(xí)吸收先進(jìn)技術(shù)和管理理念，了解國內(nèi)外先進(jìn)設(shè)備信息，并與承包人密切協(xié)作配合，共同實(shí)現(xiàn)針片狀粒形含量的控制目標(biāo)。

4 粗骨料工藝系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

要降低中、小石的針片狀含量，監(jiān)理工程師在工藝設(shè)計(jì)改造審核方面應(yīng)考慮到:(1)塘房坪粗骨料加工系統(tǒng)不生產(chǎn)砂，料源中及加工過程中產(chǎn)生的小于5mm粒徑的骨料將全部作為棄料，而料源卻不富裕，棄料不能太多;(2)大壩混凝土粗骨料級(jí)配需求雖然有一個(gè)平均值，但在大壩澆筑的不同時(shí)段、不同部位對骨料級(jí)配需求是變化的，而成品堆場調(diào)節(jié)容量有限，各級(jí)成品料生產(chǎn)應(yīng)適應(yīng)拌和樓需求;(3)不能增加太大運(yùn)行成本，節(jié)約投資。

4.1 工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)研究，在流程設(shè)計(jì)時(shí)可以有兩種形式——三段破碎和四段破碎。

三段破碎工藝設(shè)置時(shí)主要采取以下方式:粗碎后的石料進(jìn)入預(yù)篩分車間。預(yù)篩車間設(shè)置135mm、80mm、20mm和5mm四種篩網(wǎng)，預(yù)篩后大于135mm和多余的135～80mm的石料進(jìn)入中碎車間;20～0mm的石料全部進(jìn)入超細(xì)碎整形車間;80～20mm的石料經(jīng)過中碎和細(xì)碎車間破碎整形后進(jìn)入主篩分車間。主篩車間設(shè)置40mm、20mm和5mm三種篩網(wǎng)，篩分后除進(jìn)入相應(yīng)的成品骨料堆場外，多余的80～40mm的石料返回中碎車間進(jìn)行循環(huán);多余的40～20mm的石料返回細(xì)碎整形車間進(jìn)行循環(huán);小于5mm的顆粒經(jīng)脫水后運(yùn)往棄料堆場。

四段破碎在三段破碎的基礎(chǔ)上增加了一級(jí)細(xì)碎，主篩分后多余的80～40mm的石料不再返回中碎車間進(jìn)行循環(huán)，而是進(jìn)入細(xì)碎車間破碎后進(jìn)行循環(huán)。

四段破碎與三段破碎相比較，增加一級(jí)細(xì)碎后降低了中碎的處理量，中碎以對物料破碎為主、以調(diào)整特大石骨料的級(jí)配為輔，兼對大、中石的整形，這樣有利于破碎開口的相對穩(wěn)定，對保證大石中徑含量的穩(wěn)定是有利的;同時(shí)增加的細(xì)碎專門用于調(diào)節(jié)級(jí)配，細(xì)碎的開口可以更靈活調(diào)整，既可以減少篩分過程的循環(huán)量，也有利于各級(jí)骨料的級(jí)配調(diào)整，兼對中、小石整形。

因此，本加工系統(tǒng)優(yōu)選四段破碎的工藝方案。

4.2 設(shè)備選型

(1)粗碎設(shè)備的選型。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，粗碎選用進(jìn)口鄂式破碎機(jī)，其破碎超徑石的工藝流程良好地適應(yīng)了本工程實(shí)際，有效地解決了原料中特大石甚至大石不足的問題，且故障率低，易于維修，對中小石粒形有利。顎式破碎機(jī)方案成熟可靠，不再贅述。

(2)整形工藝設(shè)備選型。由于料源中小于或等于80mm粒級(jí)的粒形較差，因此成品中小于或等于80mm的各級(jí)配碎石必須通過后續(xù)工藝的處理才能有效地控制各粒徑石料的針片狀含量。具體措施如下:一是采用產(chǎn)生針片狀含量少、粒形好的中細(xì)碎設(shè)備機(jī)型(如圓錐破碎機(jī));二是采用立軸沖擊式破碎機(jī)對小于20mm的粗骨料進(jìn)行整形。

本工程采用的碎石原料強(qiáng)度很高，如果采用反擊破作中碎，在運(yùn)行時(shí)，由于玄武巖是難破碎、硬度高、磨蝕性指數(shù)高的巖石，鋼耗大，維修次數(shù)多，生產(chǎn)沒保障且很不經(jīng)濟(jì)。

圓錐破碎機(jī)具有工作可靠和磨損輕，揚(yáng)塵少，不易過粉碎的優(yōu)點(diǎn)，因此選用圓錐破碎機(jī)作為中細(xì)碎的破碎與整形設(shè)備，對產(chǎn)品粒形的改善大有益處。

立軸沖擊式破碎機(jī)有雙料流和單料流沖擊式兩種。前者加工原料通過料斗分成兩股料流，一路從中心管進(jìn)入旋沖盤加速，借離心力甩向四周與另一路直接從四周落下的石料相遇，經(jīng)多次反復(fù)沖撞而破碎。單料流沖擊式破碎機(jī)石料直接從中心管進(jìn)入旋沖盤，通過盤上導(dǎo)料板將石料均勻地按一定角度甩向外壁的鐵砧上，破碎后從排料口排出，其產(chǎn)砂率比雙料流高。針對本工藝不要求制砂、只要求對石料進(jìn)行整形的特點(diǎn)，決定采用雙料流立軸沖擊破碎機(jī)對石料進(jìn)行整形，可產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的立方體碎石，達(dá)到中、小石針片狀含量的要求。

4.3 系統(tǒng)改造

為根本解決中、小石針片狀含量的問題，最終決定對系統(tǒng)再進(jìn)行優(yōu)化改造，新增了整形子系統(tǒng)。新增的整形系統(tǒng)由檢查篩分車間、立軸整形車間及相關(guān)膠帶機(jī)組成。工藝流程是通過檢查篩分分離出中碎、細(xì)碎、超細(xì)碎車間產(chǎn)品中粒徑小于或等于40mm的物料，并將其中針片狀含量較大的物料送入立軸整形車間再次處理，達(dá)到降低中、小石針片狀含量的目的。

檢查篩分車間配置2臺(tái)2YKR1860圓振動(dòng)篩，立軸整形車間配置2臺(tái)PL－1200D沖擊破碎機(jī)，一用一備。

4.4 工藝流程優(yōu)化改造效果

工藝系統(tǒng)改造完成后，進(jìn)行了調(diào)試、試生產(chǎn)、生產(chǎn)，從出料膠帶機(jī)上取樣檢測系統(tǒng)改造整形效果。檢測結(jié)果見表1。

表1 PL－1200D沖擊破碎機(jī)進(jìn)出料中小石針片狀含量檢測結(jié)果

從表1可以看出，新增的整形系統(tǒng)整形效果理想，徹底解決了骨料經(jīng)中、細(xì)碎車間破碎后針片狀含量偏高的問題。整形后的中、小石的針片狀含量穩(wěn)定在10%以下，達(dá)到了業(yè)主對粒形指標(biāo)的要求。

5 粗骨料針片狀含量控制管理措施

顯然，設(shè)備工藝設(shè)計(jì)及設(shè)備選型已決定了骨料的生產(chǎn)質(zhì)量。抓好運(yùn)行過程中的質(zhì)量控制管理，是生產(chǎn)合格產(chǎn)品的保障。

5.1 設(shè)備管理

破碎設(shè)備決定了中、小石針片狀含量，工藝設(shè)計(jì)則保障其指標(biāo)合格。設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量對中、小石針片狀含量影響是顯而易見的。為此，監(jiān)理工程師加強(qiáng)了對設(shè)備管理。首先督促承包人制定設(shè)備管理制度和操作規(guī)程;其次嚴(yán)格落實(shí)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度，使每個(gè)機(jī)械操作人員熟知設(shè)備性能、運(yùn)行管理規(guī)定、操作規(guī)程和保養(yǎng)部位、保養(yǎng)要點(diǎn)等要求，定期對設(shè)備操作人員進(jìn)行設(shè)備故障分析和設(shè)備檢修方法等專業(yè)培訓(xùn)或考核，對進(jìn)口的破碎、整形設(shè)備，由廠家的技術(shù)專家對設(shè)備的操作、維護(hù)、保養(yǎng)、管理等進(jìn)行認(rèn)真培訓(xùn)，對關(guān)鍵設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行旁站;最后關(guān)注設(shè)備備品(件)的管理，每月入庫審核備品和備件的采購計(jì)劃、消耗清單、貯備清單，對中、小石針片狀含量有影響的鐵砧等耐磨件嚴(yán)格按報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)報(bào)廢，及時(shí)更換備品(件)。

5.2 生產(chǎn)工藝技術(shù)控制

為保證成品料質(zhì)量，粗碎設(shè)備采用了進(jìn)口鄂式破碎機(jī);中細(xì)破碎設(shè)備也選用了國外的圓錐破碎機(jī)，在擠滿給料的條件下可以比較好地降低破碎產(chǎn)品的針片狀含量，得到優(yōu)良的產(chǎn)品粒形。將中碎工藝設(shè)置于預(yù)篩分與主篩分之間，預(yù)篩分除了滿足生產(chǎn)需要的135～80mm特大石外，大于80mm的破碎石料都經(jīng)過中碎圓錐破碎機(jī)第二次加工，在擠滿給料的情況下，可對碎石顆粒進(jìn)行首次整形加工，減少針片狀顆粒的含量。細(xì)碎與主篩分閉路生產(chǎn)工藝，大于40mm的破碎石料都經(jīng)過細(xì)碎圓錐破碎機(jī)第三次加工，在擠滿給料的情況下，可對碎石顆粒進(jìn)行再次整形加工，盡可能減少80～40mm大石針片狀顆粒的含量。系統(tǒng)設(shè)置超細(xì)碎，將小于或等于40mm的破碎石料經(jīng)過超細(xì)碎立軸沖擊式破碎機(jī)第四次加工，利用沖擊破石打石的原理，對碎石顆粒進(jìn)行三次整形加工，盡可能減少小于或等于40mm的中、小石的針片狀顆粒含量。在新增的整形子系統(tǒng)中，細(xì)碎車間的破碎料經(jīng)檢查篩分分級(jí)，大于80mm的碎石通過膠帶機(jī)送入細(xì)碎車間，大于40mm的碎石通過膠帶機(jī)送入主篩調(diào)節(jié)堆，小于40mm混合料通過膠帶機(jī)送入立軸沖擊破整形車間進(jìn)行第四次整形。

采用通過中、細(xì)碎、超細(xì)碎破碎獲得80～20mm各粒級(jí)成品的工藝，可有效地控制各粒徑石料的針片狀的含量。優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的生產(chǎn)工藝流程中各級(jí)粗骨料除了135～80mm的特大石由一段破碎后產(chǎn)生外，80～40mm大石經(jīng)粗、中碎二段整形破碎后產(chǎn)生，40～20mm中石經(jīng)粗、中、細(xì)碎三段整形破碎后產(chǎn)生，20～5mm的粗骨料經(jīng)中細(xì)碎和超細(xì)碎四段破碎整形后產(chǎn)生。該方案實(shí)現(xiàn)了80～40mm、40～20mm、20～5mm各粒級(jí)的全整形工藝，其工藝優(yōu)于投標(biāo)方案中的整形工藝，有效降低了中小石針片狀含量。

5.3 加工過程質(zhì)量控制

為保證加工過程中中、小石針片狀含量不發(fā)生系統(tǒng)性波動(dòng)，根據(jù)系統(tǒng)工藝流程、設(shè)備性能及運(yùn)行方式，制定了運(yùn)行管理制度和相關(guān)措施:

(1)塘房坪人工骨料加工系統(tǒng)按照制定的工藝流程、設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)、設(shè)備開機(jī)組合、沖水壓力及水量規(guī)范系統(tǒng)生產(chǎn)，任何人未經(jīng)現(xiàn)場質(zhì)量管理人員許可，不得任意更改工藝及設(shè)備組合。

(2)每天設(shè)備保養(yǎng)時(shí)應(yīng)檢查振動(dòng)篩網(wǎng)有無受損、破壞，或孔徑超標(biāo)現(xiàn)象;檢查振動(dòng)篩下料口尺寸有無磨損、無指令調(diào)整、無故變化、進(jìn)破碎整形車間膠帶機(jī)流量的變化;質(zhì)量(試驗(yàn)室)人員根據(jù)檢測情況，安排運(yùn)行人員檢查機(jī)械狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)恢復(fù)既定狀況。

(3)運(yùn)行人員在設(shè)備維修時(shí)還應(yīng)該經(jīng)常測量破碎機(jī)開口，發(fā)現(xiàn)變化及時(shí)調(diào)整恢復(fù)。

(4)在抽查時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)中、小石針片狀含量超標(biāo)，應(yīng)立即停機(jī)檢查，對系統(tǒng)生產(chǎn)工藝、設(shè)備組合、技術(shù)參數(shù)、設(shè)備附件等因素進(jìn)行全面分析，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。在經(jīng)過檢查處理后，對再次生產(chǎn)的成品進(jìn)行檢查，當(dāng)產(chǎn)品滿足技術(shù)要求后系統(tǒng)可正常生產(chǎn)，否則將繼續(xù)整頓。

(5)成品堆場料位長期保持高位運(yùn)行。加工系統(tǒng)采用二班制24h運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)開機(jī)生產(chǎn)補(bǔ)料;并在特大石、大石成品堆場設(shè)置緩降器，減少或避免成品從高處跌落破碎，新產(chǎn)生針片狀粒形。

(6)定期組織參建三方召開質(zhì)量專題會(huì)、質(zhì)量月例會(huì)分析質(zhì)量狀況，及時(shí)制定預(yù)防措施，消除質(zhì)量隱患，保證中、小石針片狀含量不超標(biāo)。

(7)嚴(yán)格執(zhí)行業(yè)主規(guī)定的質(zhì)量獎(jiǎng)罰制度。

根據(jù)各加工車間性能還制定了工藝明白卡，統(tǒng)一各方認(rèn)識(shí)，規(guī)范操作，按卡檢查。各加工車間中、小石針片狀產(chǎn)生控制點(diǎn)及控制內(nèi)容詳見表2。

5.4 粗骨料中小石針片狀含量評價(jià)

在運(yùn)行期，塘房坪人工粗骨料加工系統(tǒng)共計(jì)銷售成品料1 000萬t，監(jiān)理工程師共取樣檢測中、小石針片狀1 230組，合格率為99.1%，達(dá)到并超過了細(xì)化指標(biāo)。

表2 骨料加工系統(tǒng)運(yùn)行過程中小石針片狀含量控制明白卡

6 結(jié)束語

溪洛渡水電站采用洞挖玄武巖石渣作為大壩混凝土骨料的料源，在不生產(chǎn)砂料且料源不足的情況下，為降低中、小石針片狀粒形含量，通過工藝優(yōu)化改造、設(shè)備優(yōu)選、加強(qiáng)過程控制等措施，達(dá)到了既定目標(biāo)。