新型大孔隙混凝土生產(chǎn)用在線水洗篩

李立國，李慶宇

（邢臺路橋建設(shè)總公司，河北 邢臺 054000）

0 引 言

大孔隙混凝土的施工應(yīng)用即是期望通過改變孔隙率、孔隙結(jié)構(gòu)、孔隙直徑等因素，提高路面施工質(zhì)量及效果。黃凱健等［1］針對新型護(hù)坡生態(tài)混凝土，研究不同的礦物摻合料、粒徑集料及孔隙率對其強(qiáng)度發(fā)展的影響規(guī)律。池龍［2］設(shè)計了全自動干濕水洗篩砂機(jī)，并對各部件的設(shè)計結(jié)構(gòu)以及功能作用進(jìn)行了詳細(xì)說明。侯紅青［3］在大孔隙混凝土配合比設(shè)計的理論基礎(chǔ)上，提出了單一粒徑的大孔隙混凝土的配合比設(shè)計，使大孔隙混凝土的孔隙率達(dá)到試驗(yàn)前的設(shè)計要求。鄭木蓮等［4］提出了2種形式的路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水系統(tǒng)。

筆者單位自2009年開始致力于研究新型大孔隙混凝土技術(shù)和配套的生產(chǎn)設(shè)備以來，經(jīng)過多年在工程生產(chǎn)中的探索和發(fā)展，總結(jié)出了比較完善的施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備改進(jìn)方案。本文通過在大孔隙混凝土生產(chǎn)中對水洗篩進(jìn)行升級改造，使其在500t·h－1大孔隙混凝土的額定生產(chǎn)量下能更好地清洗、篩分骨料，提高生產(chǎn)效率和混合料生產(chǎn)質(zhì)量，并改善最終施工效果。

1 大孔隙混凝土的生產(chǎn)工藝

大孔隙混凝土不同于傳統(tǒng)建筑混凝土，它需要達(dá)到較好的透水功能，同時兼具一定的強(qiáng)度。大孔隙混凝土主要由粗粒徑骨料、定量比例的水泥和粉煤灰、定量的膠水和水組成，所以又被稱為無砂混凝土。生產(chǎn)大孔隙混凝土所用的骨料粒徑要求在3～32．2mm之間，并且生產(chǎn)中需要嚴(yán)格控制水泥、粉煤灰、膠水等原料之間的比例。中國最近幾年的環(huán)保形勢比較嚴(yán)峻，石料廠被取締和整合關(guān)停的較多，導(dǎo)致施工企業(yè)對于原材料的需求如饑似渴，然而石料的質(zhì)量參差不齊，粒徑大小不一，泥沙含量比較高，均勻度也較差，造成產(chǎn)品級配混亂、質(zhì)量下降［5－8］。如果石料中含有過多的粉類材料，就會嚴(yán)重改變混凝土配合比，影響膠水和水泥對骨料的膠結(jié)性。采用在線水洗篩可以在大孔隙混凝土生產(chǎn)過程中改良骨料情況，減少單獨(dú)清洗石料環(huán)節(jié)，節(jié)省工期，并且使骨料達(dá)到大孔隙混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量要求。

2 新型水洗篩設(shè)計理念

水洗振動篩應(yīng)用于大孔隙混凝土的物料脫泥篩分作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)石料清洗和等級篩分同步進(jìn)行，在剔除超規(guī)格骨料的同時清洗沖刷掉不合規(guī)格的細(xì)集料。新型水洗篩的設(shè)計理念是將水洗篩分成前部篩分區(qū)和后部清洗區(qū)。運(yùn)轉(zhuǎn)的偏心塊產(chǎn)生離心力激發(fā)篩箱產(chǎn)生一定振幅的圓運(yùn)動，將未洗石料用皮帶機(jī)投送入水洗振動篩箱的前端，石料落入篩網(wǎng)，篩上石料在傾斜的篩面上受到篩箱傳給的沖量而作連續(xù)拋擲運(yùn)動［9－11］。物料在拋起時被分層，在振動篩前半部分使用小孔徑篩網(wǎng)將大部分石粉和砂粒篩除；在振動篩后部加裝組合式噴水裝置，對振動篩上的石料進(jìn)行噴水沖洗，使在振動篩前半部分沒有被篩除的顆粒在水洗和振動的共同作用下透篩下落，從而實(shí)現(xiàn)初步清洗；然后篩箱的高頻率振動使篩網(wǎng)上的石料始終呈振跳懸滾狀態(tài)，物料相互擠擦向篩網(wǎng)尾部運(yùn)動，安裝在振動篩尾部的清洗噴頭進(jìn)行二次清洗，可以達(dá)到去除石料表面泥土的效果。振動篩既要保證物料呈懸滾狀態(tài)，又要保證較高的石料振跳頻率，因此需要選用強(qiáng)度更好、壽命較長的篩網(wǎng)。

3 新型水洗篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3．1 水洗篩上部結(jié)構(gòu)

新型水洗篩的上部是具體實(shí)施石料篩分和清洗工作的部位，其組成包括振動篩體、篩網(wǎng)、初洗噴水裝置和二次清洗噴水裝置等。新型水洗篩在上半部分的改進(jìn)主要體現(xiàn)在篩網(wǎng)的配置結(jié)構(gòu)和2種清洗裝置的組合上。某些同類型水洗篩在工作時都是采用篩分清洗共同進(jìn)行，這樣雖然簡化了工作程序，但是存在石料中泥漿清洗不徹底的問題，并且大量的砂粒都會被水流沖入到沉淀池中，導(dǎo)致后期需要頻繁地清理沉淀池中的泥沙［12－13］。新型水洗篩主動將篩體分為前部篩分區(qū)和后部清洗區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)干濕分離。未清洗的石料由皮帶機(jī)投入到水洗篩前端，水洗篩前部篩分區(qū)設(shè)置一層4mm防堵篩網(wǎng)，在振動篩的作用下，篩分出大部分石粉和砂粒，使其落入篩體下部的獨(dú)立艙室內(nèi)，沒有通過篩網(wǎng)的石料將隨著振動篩的振動翻滾進(jìn)入到水洗篩的后半部清洗區(qū)。清洗區(qū)采用雙層篩網(wǎng)，上層篩網(wǎng)孔徑為35mm，位置與篩分區(qū)篩網(wǎng)搭接在一個平面上，起篩分出超粒徑石料的作用；下層篩網(wǎng)為4mm防堵篩網(wǎng)，位置在大孔徑篩網(wǎng)的正下方。振動篩清洗區(qū)上方布置清洗噴頭，清洗噴頭分為初洗噴頭和二次清洗噴頭，石料需要經(jīng)過初洗和二次清洗2道工序。這是因?yàn)樵诠こ虒?shí)踐中發(fā)現(xiàn)：只經(jīng)過一次清洗的石料中仍然含有不定量的泥沙，而大孔隙混凝土的生產(chǎn)過程需要嚴(yán)格控制泥沙含量，因此加入了二次清洗這個環(huán)節(jié)，利用較為清潔的水源進(jìn)行二次清洗時，初洗噴頭的噴嘴較大，因此出水流量較大，對石料產(chǎn)生大水流沖刷作用，而且由于噴嘴口徑大、不易堵塞的特點(diǎn)，初洗工序可以使用沉淀池中短時間經(jīng)過二次沉淀的水。二次清洗噴頭的噴嘴口徑較小，使水流產(chǎn)生高壓細(xì)化作用來沖刷初洗未清除的泥水，用水量較少，且所用的水為清潔的儲存罐中的水。經(jīng)過這樣篩分清洗后，石料中的石粉和砂粒就會被基本清除，石料的含水率也基本接近飽和，清洗石料的污水也會通過獨(dú)立倉室流入初級沉淀池中。新型水洗篩結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 新型水洗篩的結(jié)構(gòu)

3．2 水洗篩下部結(jié)構(gòu)

舊的水洗篩的下部是一個錐形的整體倉室，石料在經(jīng)過水流沖洗后，水混雜著泥沙全部漏入倉室，倉室中只有一個水平夾角為45°的傾斜篦子固定在倉中，用來過濾水中的泥沙，連續(xù)長時間生產(chǎn)后，篦子會有堵塞的現(xiàn)象，需要人工定期清理，產(chǎn)生此種負(fù)面情況的主要原因也與上文所講的篩分、清洗2個環(huán)節(jié)不分離有關(guān)。新型水洗篩采用篩分和清洗環(huán)節(jié)分離設(shè)計，根據(jù)新型水洗篩的上部結(jié)構(gòu)，下部設(shè)置為2個獨(dú)立的倉室。由于處在投料端的振動篩前半部是依靠振動篩的篩分作用對投入石料先進(jìn)行篩分，通過篩網(wǎng)的石粉和砂粒都會落入到水洗篩下部的石粉倉中。石粉倉的出口處放置一個輸送帶，用來轉(zhuǎn)運(yùn)石粉倉中的石粉和砂粒。經(jīng)過篩分后的石料進(jìn)入石料清洗環(huán)節(jié)，清洗石料后的污水會被收集到另一個倉室里，順著管道流入初級沉淀池中，從而減少了初級沉淀池中的泥沙含量，便于沉淀池后期清理。

3．3 配套設(shè)施

石料清洗環(huán)節(jié)需要大量消耗水源來清洗石料，如果不能夠?qū)λ催M(jìn)行循環(huán)利用，就會產(chǎn)生極大的浪費(fèi)。因此，在水洗篩附近設(shè)置初級沉淀池和二次沉淀池，清洗石料的污水首先流入到初級沉淀池中，污水中較大粒徑的砂粒會相對容易沉淀在初級沉淀池中，經(jīng)過短時間沉淀后，通過帶有濾網(wǎng)的污水泵在初級沉淀池相對高水位線處抽取池中較為清潔的水到二次沉淀池。水在二次沉淀池中經(jīng)過二次沉淀后，可以再次用在石料清洗環(huán)節(jié)中的初洗過程。

4 新型水洗篩應(yīng)用

由于石料在水洗篩前部提前經(jīng)過篩分，因此清洗石料后收集到沉淀池的水中泥沙含量相對較低，減輕了沉淀池中泥沙的轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，提高了生產(chǎn)效率和沉淀池中水的使用效率。分別采用無水洗、傳統(tǒng)型水洗以及新型水洗篩的石料含砂率、含水率情況見表1。

表1 無水洗、傳統(tǒng)型水洗以及新型水洗篩的石料含砂、含水率

這款新型水洗篩是筆者單位自主研制的大孔隙混凝土拌合樓的配套設(shè)備，曾經(jīng)在廊滄高速、廊琢高速、安徽六安市107國道、七里河綜合治理工程等項目中得到了實(shí)際應(yīng)用，現(xiàn)場施工后的效果如圖2所示，骨料分布均勻，色澤均勻，平整度和密實(shí)度得到了保障，施工效果得到了業(yè)主的好評。

由于施工設(shè)備生產(chǎn)效率提高，可為工程量大的施工項目帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，在保障質(zhì)量、縮短工期兩方面都起到了積極的作用。

5 結(jié) 語

圖2 使用新型水洗篩后骨料的施工效果

（1）通過對現(xiàn)有拌合設(shè)備中水洗篩的重新設(shè)計，使石料的含砂率得到了良好的控制，從未經(jīng)處理的3．5%下降到0．3%。

（2）采用改良后的新型在線水洗篩清洗的石料含水率比較穩(wěn)定，維持在1．1%，從而提高了大孔隙混凝土的質(zhì)量，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

（3）進(jìn)一步完善拌合樓設(shè)備的功能，改變固有的生產(chǎn)設(shè)備，為舊設(shè)備賦予新功能，可提高施工質(zhì)量，使經(jīng)濟(jì)成本得到更好的控制。