利用河道疏浚料加工人工骨料調整天然骨料級配研究

何定侹

中國葛洲壩集團基礎工程有限公司 湖北 宜昌 443002

正文：

引言

本文通過漢江雅口航運樞紐某標段開采生產砂石骨料過程中，利用河道疏浚料進行加工，加入人工破碎系統(tǒng)減少棄料，同時生產天然砂和人工砂并在混凝土生產系統(tǒng)摻配等方法解決了開采料源、高質量生產、優(yōu)化摻配方式、減少棄料等難題。

1 工程概況

漢江雅口航運樞紐，位于漢江中游宜城，其中電站廠房及右岸泄水閘標段，主要工程量有：混凝土48.55萬m3，碎石墊層12.36萬m3，砌體6.1萬m3等，需要用大量的砂石骨料。以混凝土骨料用量大且質量要求高。

2 骨料的性能指標和來源

2.1 骨料的性能指標

混凝土強度等級有：C15、C20、C25、C30、C40、C50，抗?jié)B等級有：無W4、W6，抗凍等級有：無、F50、F100，粗骨料級配有三級、二級，塌落度有5～7、14～16，混凝土種類較多。

根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）中第5.3節(jié)骨料要求。細骨料可選用天然骨料或人工骨料。其中粗骨料選用5～20mm、20～40mm、40～80mm三種。最高月澆筑強度達到5.5萬m3/月，且強度不均衡。

2.2 骨料來源比較

（1）全部對外采購灰?guī)r礦加工的人工骨料。距工地80公里外有灰?guī)r礦，采購人工骨料。優(yōu)點：原礦質量較好。缺點是：①現(xiàn)有加工廠小，不能滿足需求質量和產量要求；②運距遠，使價格極高。（2）自建灰?guī)r礦加工的人工骨料廠自行生產。在距工地80公里外有灰?guī)r礦，自行生產。優(yōu)點：質量優(yōu)良。缺點：①運距遠，價格極高。②建廠手續(xù)多，供應不及時。③運輸難。（3）全部對外采購天然骨料優(yōu)點：①粗骨料價格比人工骨料稍低；②產量較大，可以滿足需求。缺點：①在距工地60公里位置的天然骨料加工廠生產的細骨料細度模數(shù)太小，難以滿足規(guī)范所需，必須至距工地110公里外有天然細骨料加工廠采購，價格極高；②生產的骨料規(guī)格與本工程所采用的水利規(guī)范要求有差別，需要更換部分設備，單獨生產；③生產質量不太不穩(wěn)定；④價格高。（4）自行生產天然骨料在工地附近，建設天然骨料加工廠自行生產。優(yōu)點：質量、產量可控；成本較低且可控。缺點：①需要有可靠的料源，開采天然砂卵石面臨一系列環(huán)保、水保等難題；②生產出的骨料存在有的品種多，有的品種不足情況，易發(fā)生棄料情況，從而產生環(huán)保等問題。③天然骨料不能滿足高強混凝土的需求。④天然砂細度模數(shù)偏小。

3 解決方案

3.1 初步擬定方案

（1）主要由自建的砂石骨料生產。（2）少量不能生產的骨料從市場上采購。

3.2 難題攻關

（1）砂卵石料源問題。距工地下12公里有石灘，水小時過不了船，需要疏浚，因此，與水運部門聯(lián)系，疏浚航道所開采出來的砂卵石用來加工。（2）天然砂細度模數(shù)偏小的問題。摻配人工砂，以提高砂的細度模數(shù)。（3）骨料品種存在的與需求不平衡問題。利用較多的粗骨料加工成較小的粗骨料和砂。（4）優(yōu)化砂的摻配方式。骨料加工系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng)聯(lián)動，骨料加工系統(tǒng)生產出的天然砂和人工砂不摻配，而是在混凝土生產系統(tǒng)上摻配，混凝土生產系統(tǒng)的配料機不是常規(guī)的大石、中石、小石、砂四個配料倉，而是設大石、中石、小石、天然砂、人工砂五個配料倉，將砂的摻配放在混凝土生產系統(tǒng)上，可以精確計量精確摻配。

4 砂卵石開采

4.1 結合航道疏浚進行砂卵石開采規(guī)劃

漢江雅口航電樞紐下游約12km的郭安村位置，是一個石灘，水位低時不能通行500t級的船只，需要疏浚，石灘砂卵石含量豐富，結合疏浚，砂卵石開采全部為水下開采。

（1）料區(qū)含量：砂礫料場，有用層儲量豐富，主要位于水下超過500萬m3，砂礫儲量滿足系統(tǒng)生產需要。（2）系統(tǒng)生產平衡計算說明：①開采損耗系數(shù)：1.20；②船運及碼頭上岸運輸損耗系統(tǒng)數(shù)：1.02；③系統(tǒng)生產損耗系數(shù)：1.20；④級配不平衡系數(shù)：1.10。（3）砂石料需用量：預計本工程混凝土約48.55萬m3，需用110萬噸，其中砂37萬噸，粗骨料73萬噸?？傞_采規(guī)模為179萬噸。

4.2 砂卵石毛料水下開采、初次篩分和運輸

開采順序為：自上游至下游，分條分塊開采，每條長度不超過200m。開采的砂卵石經(jīng)過采砂船上的篩分機分成砂和卵石兩種骨料分別裝載上駁船。駁船運輸至臨時碼頭，通過皮帶機上傳至砂石加工系統(tǒng)，其中卵石輸送至篩分機，砂輸送至砂混合場。

5 砂石骨料加工

5.1 生產指標設計

系統(tǒng)的規(guī)模?；炷料到y(tǒng)高峰月澆筑按6.5萬m3計算，需求凈骨料量為14.5萬t，其中砂5.5萬t，粗骨料9萬t。其它需求安排在非混凝土高峰期?？紤]到各種骨料的不平衡需求，需保證以下生產能力：砂7萬t/月（天然砂、人工砂各3.5萬t）；小石5.5萬t/月；中石5.5萬t/月；大石4萬t/月。高峰期按每月工作23天，每天有效工作16小時：145000÷25÷16=362.5t/h；設計生產能力取400t/h。系統(tǒng)毛料處理能力為：400t/h×1.20×1.10=528t/h；設計處理能力取550t/h。

5.2 工藝流程

砂石系統(tǒng)按生產三級配混凝土骨料生產設計，生產的混凝土骨料為80～40mm、40～20mm、20～5mm三種粗骨料和天然砂、人工砂兩種細骨料。

6 天然砂與人工砂的摻配

根據(jù)實測天然砂與人工砂的細度模數(shù)，繪制出摻配比例，在混凝土配料單上分別計算出天然砂與人工砂的配料數(shù)量，由混凝土生產系統(tǒng)精確計量配料。

7 結語

漢江雅口航運樞紐的砂卵石開采、骨料生產系統(tǒng)、混凝土生產系統(tǒng)建成后，滿足了生產要求，并且大大降低了成本，也減少了廢料棄置。利用河道疏浚料進行加工，加入人工破碎系統(tǒng)減少棄料，同時生產天然砂和人工砂并在混凝土生產系統(tǒng)摻配等方法可以在具備相似條件的水利、航運、鐵路、公路等各種項目建設中大力推廣。