碎石水洗系統(tǒng)應(yīng)用研究及管控要點分析

廖福勇 陳琳

碎石是混凝土常用粗骨料，其含泥量大小，會直接影響到水泥漿對粗骨料的裹附力。文章結(jié)合崇左至水口高速公路工程實例，從項目業(yè)主管理角度，對在線水洗系統(tǒng)和離線水洗系統(tǒng)的優(yōu)缺點進(jìn)行對比分析，指出在線水洗系統(tǒng)能夠縮減施工工序，提高施工效率，改善混凝土強度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益及社會效益，并推薦將碎石水洗系統(tǒng)“在線”植入到混凝土拌合樓生產(chǎn)線中。

混凝土;離線與在線碎石水洗系統(tǒng);對比分析;管控

U415.5A120353

0?引言

崇左至水口高速公路項目沿線地質(zhì)構(gòu)造古老，多以泥盆紀(jì)、二疊紀(jì)和三疊紀(jì)為地質(zhì)基層，以石灰?guī)r占優(yōu)勢，除瀝青路面專用石料外，其余各項工程所用石料均可采用沿線自產(chǎn)石料。根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》和《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)》的要求，水泥混凝土所用石料的含泥量必須<1%。碎石含泥量的大小，會影響混凝土強度，也會影響早期收縮裂縫數(shù)量。2018年，《廣西壯族自治區(qū)交通運輸廳關(guān)于印發(fā)廣西公路品質(zhì)工程攻關(guān)任務(wù)試點方案（2018—2020年）的通知》出臺，為積極響應(yīng)自治區(qū)交通廳號召，項目業(yè)主依托項目開展實踐，圍繞降低碎石含泥量問題進(jìn)行品質(zhì)攻關(guān)。項目業(yè)主探索在全線5個標(biāo)段的拌合站安裝碎石水洗系統(tǒng)，通過在線水洗和風(fēng)干，使得石料清洗干凈后，再進(jìn)入混凝土攪拌鍋，從而大大降低石料含泥量以滿足規(guī)范要求。結(jié)果表明，經(jīng)過水洗后碎石混凝土質(zhì)量和現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物的外觀、混凝土強度也相應(yīng)地得到保證。

1?在線水洗系統(tǒng)與離線水洗系統(tǒng)對比分析

目前在國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域普遍采用離線式水洗。施工單位在碎石料場單獨設(shè)置水洗設(shè)備，碎石料需全部進(jìn)行水洗后再運輸?shù)桨韬蠘羌庸こ苫炷痢Ｆ涔に嚵鞒倘鐖D1所示。

近年來，市場上出現(xiàn)了在線水洗系統(tǒng)，即將水洗環(huán)節(jié)植入混凝土生產(chǎn)線內(nèi)部，在生產(chǎn)水泥混凝土之前，粗集料必須經(jīng)過強制水洗系統(tǒng)清潔及風(fēng)干后，才能通過輸送帶輸入拌合樓進(jìn)入生產(chǎn)程序。在線碎石水洗系統(tǒng)運轉(zhuǎn)流程如圖2所示。

為了確保能夠在崇水高速公路項目推行碎石水洗設(shè)備，切實提升混凝土性能，項目業(yè)主在合同清單中單獨列出該項費用，在招標(biāo)合同條款中明確要求各合同段配備碎石水洗系統(tǒng)。除了NoCS-XH合同段水洗系統(tǒng)采用離線水洗系統(tǒng)外，其余四個合同段的水洗系統(tǒng)均配置在混凝土拌合站內(nèi)，組成在線石料水洗系統(tǒng)。具體應(yīng)用情況如表1所示。

經(jīng)過長時間實踐，發(fā)現(xiàn)在線石料水洗系統(tǒng)有四大優(yōu)勢：

（1）工序簡單?？s短了從進(jìn)料到料倉的時間，省去了中間繁復(fù)的水洗、倒運、堆放環(huán)節(jié)和過程。

（2）水源保證。離線式水洗需設(shè)置在碎石加工場，一般比較偏遠(yuǎn)，取水難度大;而在線水洗設(shè)置在拌合站內(nèi)，水源有充足保證。

（3）占地面積少。避免了石料反復(fù)倒運造成的揚塵污染，減少了機械設(shè)備的使用，有效地解決了碎石長時間堆放造成二次污染的問題。

（4）符合綠色施工理念。在線水洗采用循環(huán)水洗工藝，通過三級沉淀池進(jìn)行雜質(zhì)的過濾和泥漿沉淀，定向排放，有效地降低了對環(huán)境的污染，屬于環(huán)境友好型設(shè)備。以一座HZS90型混凝土攪拌站為例，在線水洗與離線水洗成本分析對比如表2所示。

以生產(chǎn)10萬m3混凝土進(jìn)行對比，在線水洗所需要的費用共計40萬元，而離線水洗所需要的費用110萬元。所以在線水洗比離線水洗節(jié)省費用70萬元左右。

綜合生產(chǎn)成本、產(chǎn)能、環(huán)保等因素進(jìn)行對比分析，推薦使用在線水洗系統(tǒng)。

2?在線石料水洗系統(tǒng)應(yīng)用的管控要點

施工單位在進(jìn)行在線水洗系統(tǒng)選址與規(guī)劃時，要按照“工廠化、集約化、專業(yè)化、規(guī)范化”的原則編寫建設(shè)方案，明確拌合站設(shè)置規(guī)模及位置。主要內(nèi)容包括位置、占地面積、服務(wù)內(nèi)容、功能區(qū)劃分、場內(nèi)道路布置、排水設(shè)施布置、在線水洗設(shè)備型號等，報監(jiān)理單位初步審查，最終報項目業(yè)主審批后實施。為了方便業(yè)主管理，重點要做好以下工作：

2.1?場地布設(shè)

場內(nèi)排水根據(jù)中間高四周低的原則預(yù)設(shè)相應(yīng)的排水坡度，四周設(shè)置排水溝，匯集污水排入一級沉淀池，有效防止污水四處漫流，循環(huán)利用水資源。同時，設(shè)備安裝位置應(yīng)充分考慮裝載機上料、卸料及倒運碎石材料的便利性。

2.2?沉淀池設(shè)置

拌合樓在線碎石水洗機施工中需要耗費大量水資源，應(yīng)合理有效地利用循環(huán)沖洗水。沉淀池大小應(yīng)根據(jù)處理水量大小條件進(jìn)行選擇，沉淀池大小應(yīng)大于進(jìn)水量×設(shè)計沉淀池靜止時間。

三級沉淀池設(shè)在距離振動水洗機橫向距離約3 m處，應(yīng)定期清理一、二級沉淀池，有效減少水中含泥量。此外，第一、二級沉淀池應(yīng)逐次降低出水口高度，有效沉淀沖洗水中的污泥。在第三級沉淀池處，安裝高壓水泵，確保沖洗水循環(huán)利用。另外，在一級沉淀池池底設(shè)置斜坡，方便裝載機清淤。

2.3?振動篩和噴淋系統(tǒng)安裝

為有效減少0.075 mm以下顆粒含量（粉塵、泥土），振動篩和噴淋系統(tǒng)的安裝非常關(guān)鍵。

振動篩安裝時需傾斜放置，且篩面傾斜角度為10°～35°，該角度下碎石篩分與水洗兩個作業(yè)可達(dá)到最優(yōu)化組合。要控制好振動篩的振動頻率和振幅，確保在規(guī)定范圍以內(nèi)，每顆碎石所有面都能受到水的沖洗，同時充分保證碎石的全面沖洗和充分的沖洗時間。

噴淋系統(tǒng)位于振動篩上方，水管按照不少于D=30 cm間距布設(shè)，振動篩振動同時噴淋，確保噴淋到位。

2.4?反向擋板安裝和監(jiān)控視頻設(shè)置

為了方便項目業(yè)主管理，達(dá)到強制水洗的目的，在粗集料上料傳送帶端頭應(yīng)加設(shè)擋板，從而保證碎石只能往水洗機方向輸送。拌合站每臺碎石水洗系統(tǒng)旁均安裝有高清遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，24 h與電腦和手機APP客戶端聯(lián)網(wǎng)，方便業(yè)主和監(jiān)理隨時抽查是否按要求正常使用，起到動態(tài)監(jiān)管作用。

3?工程實例試驗

以C30普通水泥混凝土同一配合比為例，經(jīng)多次試驗，通過在線水洗后碎石含泥量減少1.0%左右，碎石含水率增加1.2%。此外，經(jīng)過水洗后的碎石更有利于混凝土強度的增加，在減少水泥用量（約22～25 kg/m3）的情況下，強度也達(dá)到設(shè)計要求（見表3）。

同時，還選取了C15、C20、C25標(biāo)號混凝土等進(jìn)行比對試驗。結(jié)果表明，經(jīng)過在線碎石水洗以后，在滿足相同設(shè)計強度下，每1 m3水泥混凝土膠凝材料使用量下降約3.0%～8.3%（見圖3）。

同一標(biāo)號在使用相同水泥摻量下，經(jīng)過在線碎石水洗以后，水泥混凝土28 d抗壓強度提高1.2～6.7 MPa（見圖4）。

經(jīng)過中心試驗室的多次專項檢查，涵洞蓋板、橋梁墩柱、隧道二襯的混凝土回彈強度檢測值均比較高。

4?在線碎石水洗系統(tǒng)使用常見問題及應(yīng)對措施

（1）振動彈簧運轉(zhuǎn)中容易產(chǎn)生因加工、裝備方面的誤差而引發(fā)較強的噪聲和振動。

應(yīng)對措施：選用成熟的產(chǎn)品，減少施工使用困難，調(diào)整彈簧剛度，做到動態(tài)優(yōu)良。加強設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，彈簧振斷應(yīng)及時更換。

（2）噴淋系統(tǒng)水壓過低，易造成噴淋不充分、沖洗不徹底及出現(xiàn)水壓過低情況。

應(yīng)對措施：應(yīng)檢查水泵入水口是否長時間未更換清理，存在堵塞情況。檢查噴淋出水口或濾網(wǎng)是否堵塞，及時疏通;減少輸送沖洗水的管道長度。

（3）振動篩偏心塊重錘夾角不一致，造成激振力不均，振動篩易出現(xiàn)扭振。

應(yīng)對措施：振動篩篩面傾角未在10°～35°之間，應(yīng)及時檢查調(diào)整篩面傾角;激振器修復(fù)使用需要測量激振器偏心塊夾角;檢查更換振動篩篩孔是否存在破損。

（4）加入在線石料水洗系統(tǒng)后，生產(chǎn)效率有所降低。

應(yīng)對措施：合理調(diào)整振動篩篩面傾角，達(dá)到最優(yōu)組合。合理調(diào)整供料速度，水洗系統(tǒng)裝載量過小，耗能過多;裝載量過大，既增加電耗，又容易損壞電機。適當(dāng)控制噴淋系統(tǒng)供水速度，避免耗能耗水過多。合理掌握碎石沖洗時間，做到?jīng)_洗充分而不浪費。

5?結(jié)語

經(jīng)水洗后的碎石表面潔凈不含粉塵，檢測含泥量

能控制在0.2%以下，混凝土強度較水洗前各標(biāo)號的28 d抗壓強度有顯著增長，水泥用量也得到降低。而且水洗后碎石所制作的混凝土，其流動性、和易性均達(dá)到理想水平，保證了各結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量和外觀，減少了混凝土的廢棄率和返工率，有效提高了項目的經(jīng)濟(jì)效益，滿足了品質(zhì)工程要求。在2018年自治區(qū)交通廳品質(zhì)工程攻堅現(xiàn)場會中，該項四新技術(shù)也得到了與會人員的高度評價。

隨著《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃（2018—2030年）》批復(fù)實施，在原規(guī)劃的基礎(chǔ)上，將新增建設(shè)規(guī)模8 000 km，廣西高速公路又將迎來新的建設(shè)高潮，而在線碎石水洗系統(tǒng)是實行現(xiàn)代工程管理的重要舉措，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

[1]荊海天.在線水洗機在混凝土拌合中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2017，40（8）：53-54.

[2]周?杰.在線水洗在混凝土制作中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014（17）：146-148.