礫石土洗篩裝置研制與應(yīng)用

胡宗容，袁 平

(中國水利水電第五工程局有限公司中心試驗室，成都，610066)

1 前言

土料顆粒級配是建筑工程填筑用土料最重要的物理性能指標，其級配好壞直接影響土料的填筑質(zhì)量和多項物理、力學(xué)指標，是土料施工前及施工過程中必須進行的檢測指標。

礫石土顆粒級配試驗一般采用篩析法，根據(jù)礫石粒徑大小，取樣量一般在4kg～10kg之間。由于土料中的粘?；径驾^緊密地粘附在礫石上，因此，在進行篩分前，需將土粒完全浸泡在水中24h左右，待粘粒完全泡軟后，再進行人工沖洗。人工沖洗過程費時費力，工作效率低，浪費水資源，也不利于環(huán)保要求，特別當水溫較低時，沖洗操作人員的手容易受傷。

因此，研制一套能夠自動清洗和篩分礫石土的洗篩裝置，對提高礫石土顆粒級配檢測結(jié)果的準確性，減輕檢測人員勞動強度，提高工作效率等方面都具有重大意義。

2 礫石土洗篩裝置研制思路

2.1 研制思路

利用土料與篩面的相對運動，在不破壞礫石表面結(jié)構(gòu)的前提下，將粘土與礫石分離，并可多次重復(fù)，準確收集分離的小于0.075mm的顆粒進行分析。

洗篩裝置應(yīng)能容納10kg以上礫石土料及5kg左右水，振動臺能控制振動頻率，使礫石土料和水得到充分攪拌，并在適當?shù)臅r間間隔加水沖淋，小于0.075mm的顆粒及水能在需要的時候與粗顆粒分離，及時進入另一容器，達到充分分離的目的。

2.2 裝置的組成及主要結(jié)構(gòu)

礫石土洗篩裝置主要由三大部分組成：振動臺、工作室及注水與集排水裝置。

(1)振動臺：振動臺是整個篩洗裝置的穩(wěn)固系統(tǒng)，它主要由基座、外部框架和緩沖器組成?；饕鹌胶夥€(wěn)定整個設(shè)備的作用；外部框架起支撐作用；緩沖器主要是為了減振，即減少因電機振動帶來的整體穩(wěn)定沖擊以及減少噪音等功能。

(2)工作室：主要由不銹鋼套桶，0.075mm篩網(wǎng)、2mm篩網(wǎng)、5mm篩網(wǎng)、10mm帶鋼刷篩網(wǎng)，振動電機，墊鐵及螺母等組成。工作室是整個洗篩裝置的核心部分，振動電機由2個電機組成，分別置于套筒上下兩端，以保證礫石土顆粒在水流作用下能夠使礫石與粘土得到充分分離，并在振動作用下，將礫石土按10mm、5mm、2mm和0.075mm自動篩分以實現(xiàn)洗和篩的功能。

(3)注水與集排水裝置：注水裝置為一個帶壓力的花灑水龍頭，固定在振動臺架上部喇叭口上，集排水裝置由保護鋼板、排水閥門、固定螺栓、橡皮軟管等組成，能夠?qū)⑾春Y后的0.075mm以下顆粒及水收集作進一步分析或沉淀處理后排放，達到環(huán)保達標排放。

3 礫石土篩洗裝置設(shè)計與加工制作

3.1 振動臺(架)的設(shè)計與加工制作

振動臺(架)是整個裝置的工作平臺，振動電機產(chǎn)生的振動，對平臺有較大的沖擊力，需要保持整個裝置的穩(wěn)定。在設(shè)計時，采用以下材料加工制作：

(1)振動臺臺面：采用800mm×800mm×5mm的鋼板，臺面中間開孔：60mm×40mm；臺面背面用槽鋼焊接成800mm×800mm×80mm的長方體加強。

(2)振動臺座：用80mm槽鋼焊接成800mm×800mm×80mm的長方體并用膨脹螺栓與地基基礎(chǔ)固定。

(3)振動臺臺面與臺座基礎(chǔ)連接：振動臺臺面與臺座基礎(chǔ)之間采用φ50的鋼管連接，鋼管上部與臺面拼接之間加緩沖器。

3.2 工作室的設(shè)計與加工制作

篩洗裝置工作室，是用作被洗篩的礫石土的清洗場所，要保證稱量后的礫石土不在振動清洗的過程中損失，故需要保證工作室密封，所以工作室加工成桶狀結(jié)構(gòu)。同時，為了達到礫石土初步分級的目的，將工作室用10mm、2mm(或5mm)、0.075mm三層篩網(wǎng)分離。工作室由套筒、篩網(wǎng)和振動電機組成。分別采用以下材料：

(1)套桶：用60mm×40mm×2mm的鋼板加工成高為800mm的立方體狀，套桶上部加工成喇叭口形狀，便于注水清洗。

(2)篩網(wǎng)：直接采購孔徑為10mm、5mm、2mm、0.075mm的鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)四邊分別與套筒連接，10mm、5mm(或2mm)、0.075mm的篩網(wǎng)間距分別為250mm、200mm、150mm。第一層篩網(wǎng)上部加裝硬塑料縱向刷，加強礫石土的清洗，篩網(wǎng)可拆卸，方便有破損或不同工作需要時能夠及時更換。

(3)電機：電機是工作室的振動源，振動源是礫石土篩洗裝置的核心部件，是集動力源、振動為一體的裝置，具有體積小、激振力大、結(jié)構(gòu)合理、防水、穩(wěn)定性高、易于維修的特點。電機最大振動力為1000N，分別安裝在套筒的上下各一個，以保證工作室有足夠的振動頻率，達到篩分徹底及幫助清洗的目的。

工作室套桶整體與工作臺架焊接為一個整體。

3.3 注水及集排水裝置的設(shè)計與加工制作

注水裝置為洗篩水源提供裝置，直接采購一個帶壓力的花灑水龍頭，將水龍頭固定于振動臺架上部喇叭口一角。噴水口向下傾斜15°，以便能將水均勻噴灑在第一層篩網(wǎng)上。集排水裝置主要作用是將0.075mm以下顆粒及清洗水進行收集的裝置，上部工作室相連為一整體，0.075mm篩網(wǎng)下部套桶加工成椎型體，底部開φ15mm的孔，用引水軟管與集水器連接，便于洗篩水收集，沉淀、取樣再分析。

4 礫石土篩洗裝置應(yīng)用

4.1 設(shè)備安裝及使用步驟

(1)將礫石土篩洗裝置安裝在堅固的地面上，并將裝置與地面固定，以保證在使用過程中不發(fā)生偏移移位等現(xiàn)象，根據(jù)工作需要選擇5mm或2mm篩網(wǎng)(一般情況下選擇2mm篩網(wǎng)，當用于水利水電工程礫石土心墻壩礫石土料填筑施工礫石含量控制時選擇5mm篩網(wǎng))并安裝；

(2)接通水源及電源；

(3)將預(yù)先浸泡完成的10kg土樣倒入礫石土篩洗裝置內(nèi)，開啟電源，先振動10s以上，電機工作開始震動，硬塑料刷與礫石之間不斷摩擦，隨著土與礫石的分離，小顆粒礫石自動分離進入下一孔徑篩網(wǎng)內(nèi)，使礫石與粘粒逐步分離；

(4)打開注水裝置，壓力水不斷沖洗土樣，在同粒徑礫石摩擦和水的沖刷下，礫石與粘粒分離；沖洗30s關(guān)閉水源，待10s后再打開水源繼續(xù)沖洗，如此循環(huán)操作，直至集水裝置水管流出水變清為止，關(guān)閉水源，關(guān)閉電源，完成篩洗工作。

4.2 應(yīng)用及驗證

分別對5組10kg礫石土進行篩洗操作，按上述步驟操作完成后，分別對每組礫石表面進行人工檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯的粘粒粘附現(xiàn)象，也未發(fā)現(xiàn)礫石被擠壓破碎等情況，說明礫石土篩洗裝置的篩洗功能滿足規(guī)范及使用要求。

5組礫石土整個篩洗操作過程僅1人在3min即可完成10kg礫石土樣分離清洗工作，與傳統(tǒng)人工篩洗方式相比，每組節(jié)約時間20min以上，大大節(jié)約了人工成本，提高了工作效率。且篩分后的篩洗水經(jīng)過集水裝置進行收集處理，達到排放標準后進行排放，滿足環(huán)境保護的要求。

6 結(jié)語

礫石土篩洗裝置的成功研制，填補了目前國內(nèi)無礫石土篩洗裝置的空白。礫石土篩洗裝置的使用，由原來每組土樣篩洗30min,縮短為3min，極大地縮短了礫石土篩洗時間，降低了人員成本，提高了工作效率。

該裝置可廣泛應(yīng)用于水利水電工程、公路工程、鐵路工程及市政工程礫石土填筑料顆粒級配分析檢測等領(lǐng)域，特別是在礫石土心墻壩礫石土料填筑過程中礫石含量檢測時，使用該裝置可大大提高工作效率，縮短檢測時間。