淺析高速公路混凝土中機(jī)制砂加工方法比選及應(yīng)用

唐 遠(yuǎn)

(中交二公局東萌工程有限公司，陜西 西安 710005)

1 機(jī)制砂應(yīng)用的重要性

近些年國家對非再生性資源的保護(hù)越來越重視，極大地控制不可再生資源的開采和使用。對于混凝土中最基本的組成部分——天然砂，國家對其開采管理極為嚴(yán)格，堅(jiān)決杜絕了私自開采、過量開采，這避免了因亂開亂采導(dǎo)致危及生態(tài)環(huán)境的情況，避免了因過度開采引發(fā)地質(zhì)改變造成的生態(tài)災(zāi)難。但對于基建行業(yè)，最基礎(chǔ)建筑材料——天然砂的供應(yīng)不足和以次充好已危及到了建設(shè)的速度與質(zhì)量，尋找能替代天然砂參配到混凝土中的新砂源迫在眉睫。通過對機(jī)制砂的開發(fā)和推廣使用，可根本解決基建行業(yè)的使用需求，從而在穩(wěn)定保證建設(shè)速度與質(zhì)量的同時(shí)，又能降低天然砂的開采，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和生存環(huán)境的質(zhì)量。

機(jī)制砂的使用是我高速公路行業(yè)發(fā)展的趨勢，從大的方面根本解決了天然開采對環(huán)境的污染，并有效解決了廢棄物質(zhì)再次利用問題,利國利民；從施工項(xiàng)目層面來說，在保障施工質(zhì)量的前提下，可以有效降低施工成本，特別是近年來，大部分地區(qū)限制開采天然礦料，河砂價(jià)格一路飆升，且有價(jià)無貨，有的項(xiàng)目因天然砂斷貨影響正常施工。

2 機(jī)制砂加工方法

不同的加工方法，所獲得的機(jī)制砂是不相同的，通過數(shù)據(jù)調(diào)查與研究，將機(jī)制砂按加工方式難易大致分為機(jī)口砂、普通機(jī)制砂、高品質(zhì)機(jī)制砂，國內(nèi)目前加工機(jī)制砂的工藝多數(shù)采用三級破碎；即粗碎(一破)、中碎(二破)和制砂機(jī)破碎(三破)。在三級破碎中使用的破碎機(jī)類型和組合順序也是不同的，在粗碎(一破)通常會采用顎式破碎機(jī)，中碎(二破)較多情況選擇反擊式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)一般使用在制砂機(jī)破碎(三破)上。

通過特定工藝加工出的機(jī)制砂應(yīng)具備顆粒級配優(yōu)良、石粉含量適宜、含泥量低和顆粒形狀規(guī)則、針片狀少等特點(diǎn)。生產(chǎn)設(shè)備選用和組合對機(jī)制砂的制造加工是至關(guān)重要的。機(jī)制砂一般由下列階段及順序加工：塊石(原料)→粗碎(一破)→中碎(二破)→細(xì)碎(三破)→篩分→除塵→成品。

干法和濕法是我國現(xiàn)階段最常用的加工方法。干法加工機(jī)制砂中粉塵是需解決最主要的問題，相對于干法，濕法工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是在加工之初就已剔除掉毛料中的雜質(zhì)，后期生產(chǎn)中不會產(chǎn)生含泥粉塵。但其缺點(diǎn)是成品砂的石粉含量較低，不僅影響機(jī)制砂的品質(zhì)和混凝土拌合物的性能，而且對環(huán)境污染嚴(yán)重。

2.1 干法

干法加工對機(jī)制砂粉含量影響較大的是除塵收粉設(shè)備種類型號選用和除塵點(diǎn)的布置，目前常用的設(shè)備有收塵器和選粉機(jī)兩種，考慮到水資源的節(jié)約和設(shè)備配置及加工成本的問題，對于普通機(jī)制砂的含泥量及石粉含量的控制可采用收塵器收塵工藝；對石粉含量和含泥量要求較高的機(jī)制砂，在除塵設(shè)備上可用選粉機(jī)，在確保水資源的節(jié)約與環(huán)境不被污染的前提下，確保機(jī)制砂的潔凈程度和石粉含量，選粉精度高根據(jù)原料含水率通過控制風(fēng)機(jī)功率進(jìn)行除塵收粉作業(yè)。加工過程中還應(yīng)注意天氣情況也將直接影響機(jī)制砂的品質(zhì)，最好選擇晴天進(jìn)行加工。

2.2 濕法

對于采用濕法工藝來加工機(jī)制砂，就是通過不間斷地對加工過程中的原料及半成品機(jī)制砂進(jìn)行噴水沖洗，使小于篩網(wǎng)規(guī)格的石粉及泥土從加工過程中剝離出來流入沉淀池進(jìn)行后續(xù)的沉淀處理。石粉在沉淀池中通過細(xì)砂回收系統(tǒng)，回收到成品機(jī)制砂中。該方法可基本剔除原料中含土對成品機(jī)制砂含泥量的影響，使機(jī)制砂中含泥量得到有效控制。采用濕法加工的機(jī)制砂水分含量高，由于工作效率的關(guān)系，往往選用底層大于0.075mm的篩網(wǎng)，直接導(dǎo)致機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)偏大，提供潤滑作用的細(xì)粉含量偏少。

采用濕法加工的機(jī)制砂粉含量對比干法加工來說，機(jī)制砂中含泥量得到了有效的控制，但由于0.16mm以下粉含量在沉淀回收中損失，造成機(jī)制砂偏粗，細(xì)粉含量少甚至級配斷檔等問題的出現(xiàn)。機(jī)制砂加工的洗粉工藝，目前使用較多的洗砂機(jī)設(shè)備分為螺旋式和輪式兩種，螺旋式洗砂機(jī)會造成成品機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)離散性較大，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大(適用于產(chǎn)量低于300t/h)，而采用輪式洗砂機(jī)加工的機(jī)制砂細(xì)度模數(shù)和顆粒集配相對穩(wěn)定。

2.3 機(jī)制砂加工方法比選

采用濕法加工機(jī)制砂在加工過程中不受原料含泥量及天氣情況的影響，通過沉淀收粉可將成品中含泥量控制的相對較小，但要求場地規(guī)模大、設(shè)備成本相對干法較高；在制砂成品中由于收粉過程中丟失0.075mm以上的顆粒，造成機(jī)制砂整體偏粗甚至存在斷檔現(xiàn)象，應(yīng)用到混凝土中離析、流動度小和坍落度損失較大的問題比較突出。

采用干法制砂對場地及設(shè)備的要求相比濕法較低，投入成本較少，且生產(chǎn)產(chǎn)量大，耗能較少，適合項(xiàng)目這種移動式加工模式。但干法加工的機(jī)制砂石粉含量、亞甲藍(lán)值等指標(biāo)受天氣情況、母材潔凈情況、除塵效果等因素影響較大，易出現(xiàn)粉塵含量、亞甲藍(lán)超標(biāo)和級配不均勻等情況，加工過程中需密切注意原料和除塵設(shè)備功率，根據(jù)加工效果及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

通過對比不同加工形式，干法制砂比較適合高速公路施工項(xiàng)目這種周期相對短、流動性大的模式下使用。由于濕法與干法制砂工藝均存在弊端，目前半干法制砂工藝的提出引起了業(yè)內(nèi)人士極大的關(guān)注，對其良好的發(fā)展前景給予了肯定。

3 機(jī)制砂應(yīng)用

3.1 機(jī)口砂應(yīng)用

機(jī)口砂是指未經(jīng)任何加工，生產(chǎn)碎石的附屬產(chǎn)品即石粉。機(jī)口砂受加工母材粉塵、泥土含量的影響較大，粉塵含量、亞甲藍(lán)MB值無法穩(wěn)定，由于機(jī)口砂的不穩(wěn)定性，無法調(diào)整其工作性能，所以建議機(jī)口砂不要使用在實(shí)體工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。

3.2 普通機(jī)制砂應(yīng)用

普通機(jī)制砂是指通過設(shè)備的除土-破碎-粗碎-中碎-細(xì)碎-篩分等步驟，但未經(jīng)過對顆粒形狀的整形和對母材的挑選所加工得成的，普通機(jī)制砂顆粒呈片形或尖形較多，對混凝土的和易性與強(qiáng)度均有所降低。建議普通機(jī)制砂使用在C50以下且混凝土外觀質(zhì)量要求不十分嚴(yán)格、施工工藝簡單的結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。

3.3 精品機(jī)制砂應(yīng)用

精品機(jī)制砂是指通過對加工母材的篩選，并在普通機(jī)制砂除土-破碎-粗碎-中碎-細(xì)碎-篩分等工序加工完成后，引入整形機(jī)和洗砂機(jī)。對機(jī)制砂進(jìn)行研磨加工，使其顆粒形狀與天然河砂大致相同呈圓球狀。根據(jù)球體類似度的檢測方法檢測圓球狀所占全部顆粒的比例，確定精品機(jī)制砂是否達(dá)到應(yīng)用的要求。對比天然河砂，在拌合物狀態(tài)上精品機(jī)制砂應(yīng)用基本沒有區(qū)別，在混凝土實(shí)體強(qiáng)度上，由于精品機(jī)制砂自身母材強(qiáng)度高于河砂母材強(qiáng)度，配制的混凝土強(qiáng)度也要高于天然河砂配制的強(qiáng)度。通過大量試驗(yàn)說明精品機(jī)制砂是可使用在高強(qiáng)度、高性能混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的。

4 結(jié) 語

天然砂是不可再生資源，隨著近年來的不斷開采，資源迅速減少，開采引發(fā)的一些列生態(tài)破壞問題也是比比皆是。為了保護(hù)生態(tài)平衡，保持生態(tài)景觀，天然砂的開采受到了諸多限制，因此供不應(yīng)求，隨之價(jià)格日益劇增，居高不下。而機(jī)制砂的出現(xiàn)卻緩解了這一局面，機(jī)制砂的天然資源十分豐富，在山區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目中，利用自身隧道洞渣加工機(jī)制砂，可以就地取材就地生產(chǎn)，就地供應(yīng)，既減少了路費(fèi)，也節(jié)約了生產(chǎn)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。

此外，機(jī)制砂可以使用廢石資源再利用，將生產(chǎn)石料所產(chǎn)生的石屑尾礦進(jìn)行加工變廢為寶，既解決細(xì)集料來源問題，又減少資源開采可謂是一舉兩得。充分說明機(jī)制砂的發(fā)展前景是光明的，完全代替天然砂也指日可待。