震動(dòng)水篩技術(shù)在機(jī)制砂生產(chǎn)中的應(yīng)用

摘 要：S35景禮公路項(xiàng)目利用碎石廠石屑生產(chǎn)機(jī)制砂，生產(chǎn)中采用震動(dòng)水篩技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)處理，用以提高機(jī)制砂產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力。本文主要結(jié)合機(jī)制砂的特性對(duì)混凝土性能的影響，通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，對(duì)各工藝生產(chǎn)的機(jī)制砂進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)比，分析總結(jié)沉積巖石屑生產(chǎn)機(jī)制砂過(guò)程中采用震動(dòng)水篩技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及最佳工藝，以達(dá)到提高機(jī)制砂產(chǎn)品質(zhì)量、增加經(jīng)濟(jì)效益、減少環(huán)境污染、提高水資源利用率的目的。以期對(duì)同類項(xiàng)目機(jī)制砂的生產(chǎn)及質(zhì)量控制有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：震動(dòng)水篩；生產(chǎn)；機(jī)制砂；質(zhì)量控制文章編號(hào)：2095-4085（2024）04-0040-03

0 引言

根據(jù)國(guó)家制定的交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略規(guī)劃，交通建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期［1］。混凝土需求量持續(xù)增長(zhǎng)，其中砂在混凝土中起填充和骨架的作用，對(duì)新拌混凝土的性能有著重要影響。但隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)步伐的日益加快，很多地方的天然砂已經(jīng)供不應(yīng)求，砂荒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致采購(gòu)成本持續(xù)上漲，質(zhì)量也不穩(wěn)定。而機(jī)制砂因成本低、料源廣等特點(diǎn)在混凝土生產(chǎn)中的占比持續(xù)增加。本文結(jié)合S35景禮高速公路7標(biāo)項(xiàng)目石屑生產(chǎn)機(jī)制砂的加工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)震動(dòng)水篩技術(shù)在機(jī)制砂生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析總結(jié)。

1 機(jī)制砂的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著基礎(chǔ)建設(shè)的快速推進(jìn)，在混凝土生產(chǎn)中機(jī)制砂代替天然砂已經(jīng)成為混凝土行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。機(jī)制砂的應(yīng)用緩解了天然砂短缺的壓力。級(jí)配良好的機(jī)制砂配制出的混凝土性能相近于甚至可以超過(guò)天然砂混凝土。但石屑獨(dú)特的級(jí)配及過(guò)高石粉含量，使混凝土容易出現(xiàn)離析、和易性差、堵管、坍落度損失快等問(wèn)題。現(xiàn)階段石屑主要用于水穩(wěn)料、低強(qiáng)度的普通混凝土。想要將石屑用于高性能混凝土的生產(chǎn)，石屑生產(chǎn)機(jī)制砂的工藝及質(zhì)量控制就顯得尤為重要。好的工藝及控制措施才能確保持續(xù)生產(chǎn)出質(zhì)量合格且性能穩(wěn)定的機(jī)制砂。

2 石屑的特點(diǎn)及對(duì)混凝土的影響

2.1 石屑的特點(diǎn)

石屑指的是生產(chǎn)碎石所得的粒徑為5mm以下的顆粒，也稱為篩屑，是一種廢棄物，跟機(jī)制砂的外觀很相似，但不能直接作為機(jī)制砂使用。與天然砂相比，石屑具有質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、有尖銳棱角、粘合性良好等特點(diǎn)，且含有大量料徑小于0.075mm的石粉。石屑中含有大顆粒，也含有大量粉粒，這種級(jí)配拌合物的強(qiáng)度較高，與水泥的粘結(jié)性好，但需水量較高。

2.2 石屑對(duì)混凝土性能的影響

（1）石屑形狀的影響。石屑的外形尖銳棱角多，能明顯降低混凝土的流動(dòng)性能，石屑的表面積大需要更多的粉料進(jìn)行包裹，石屑對(duì)混凝土的和易性影響較大。

（2）石屑粗細(xì)的影響。石屑細(xì)度模數(shù)大，會(huì)導(dǎo)致拌制的混凝土黏聚性較差，容易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象；同時(shí)細(xì)度模數(shù)大，砂的空隙率就大，在相同水泥使用量的情況下，混凝土的密實(shí)度低且空隙大。所以，在相同水泥使用量的情況下，砂過(guò)粗，相對(duì)強(qiáng)度也就低。

（3）石屑石粉含量的影響。1）石粉顆粒較小還可以起到微滾珠作用，改善混凝土和易性。2）石粉的微集料堆積作用填充于混凝土中的內(nèi)部空隙，可提高密實(shí)性。3）后期石粉以及其他膠凝材料的水化產(chǎn)物相互搭接作用會(huì)使混凝土硬化漿體的抗壓強(qiáng)度增大［2］。4）但石粉含量過(guò)高會(huì)影響砂與水泥的粘結(jié)，使混凝土和砂漿達(dá)到一定流動(dòng)性的需水量增加、強(qiáng)度降低、耐久性變差，同時(shí)硬化后的干縮性較大。5）石屑砂中適量的石粉對(duì)于砂漿是有一定益處的，可以彌補(bǔ)石屑砂形狀和表面特征造成的不足，起到完善砂級(jí)配的作用。6）石屑的石粉含量普遍在15%左右，石粉作用于混凝土增加了水泥漿體含量，同時(shí)提高了混凝土的流動(dòng)性［3］。7）查資料得知機(jī)制砂中石粉含量在4%～8%時(shí)，混凝土和易性較好，施工性能好。隨著石粉含量的升高，機(jī)制砂高性能混凝土的坍落度和擴(kuò)展度先增加后降低，變化趨勢(shì)近似于拋物線。石粉含量約為10%時(shí)，坍落度和擴(kuò)展度均達(dá)到最大值；超過(guò)10%以上時(shí)，混凝土較為黏稠，黏聚性過(guò)大，流動(dòng)性能差，在攪拌和泵送過(guò)程中需要較大的阻力，且石粉中含有泥，石粉含量越大泥越多，對(duì)減水劑有吸附作用，導(dǎo)致混凝土坍落度損失快［4］。

綜上所述，為了確?；炷恋氖┕ば阅芎突炷两Y(jié)構(gòu)的質(zhì)量，需要對(duì)石屑進(jìn)行二次處理，在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求后才能用于混凝土施工。

3 石屑的震動(dòng)水篩工藝及調(diào)整

3.1 石屑的性能

S35景禮項(xiàng)目碎石廠使用的是顎式粗型破碎機(jī)，母材屬于沉積巖，抗壓強(qiáng)度96MPa。對(duì)碎石廠生產(chǎn)的尾料石屑進(jìn)行檢測(cè)，MB值1.2，石粉含量15.1%，壓碎值18%，細(xì)度模數(shù)2.8。篩分試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表1）。

依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）中對(duì)機(jī)制砂的要求，MB值≤1.4，石粉含量≤10%，壓碎值≤20%，細(xì)度模數(shù)2.6～2.9。對(duì)比上述數(shù)據(jù)，雖然石屑細(xì)度模數(shù)、壓碎值滿足要求，但石粉含量超標(biāo)嚴(yán)重，對(duì)混凝土性能影響較大，需要進(jìn)行二次處理。

3.2 震動(dòng)水篩工藝

項(xiàng)目選用震動(dòng)水篩工藝對(duì)石屑進(jìn)行二次處理，分為震動(dòng)篩選、水洗過(guò)濾、環(huán)保過(guò)濾及循環(huán)利用四個(gè)環(huán)節(jié)。

第一步，通過(guò)傳送帶快慢可調(diào)節(jié)進(jìn)入震動(dòng)篩砂機(jī)的送料大小，震動(dòng)篩砂機(jī)對(duì)機(jī)制砂進(jìn)行震動(dòng)篩選并初次沖洗。可根據(jù)篩下顆粒大小及時(shí)更換篩網(wǎng)，從而控制機(jī)制砂的粒徑大小。第一步包含有原料倉(cāng)、高頻震動(dòng)篩選設(shè)備（見(jiàn)圖1）、 斜皮帶傳輸系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）、噴淋系統(tǒng)等設(shè)備。

第二步，震動(dòng)篩選后的機(jī)制砂進(jìn)入輪式洗砂機(jī)（SXL2822型），通過(guò)調(diào)節(jié)水流大小和三級(jí)沖洗，控制機(jī)制砂的石粉含量，同時(shí)經(jīng)過(guò)震動(dòng)過(guò)濾，降低機(jī)制砂的含水量及部分石粉含量。第二步包含有輪式洗砂機(jī)、高頻脫水機(jī)等設(shè)備（見(jiàn)圖3）。

第三步，將輪式洗砂機(jī)中清洗后的污水排至污水池，將污水抽入洗砂壓濾機(jī)，通過(guò)高壓過(guò)濾掉污水中的石粉和泥。第三步包含抽水泵、污水池、高壓隔膜壓濾機(jī)（見(jiàn)圖4）等設(shè)備設(shè)施。

第四步，將過(guò)濾后的水循環(huán)利用，有效降低環(huán)境污染。第四步包含抽水泵、儲(chǔ)水池等設(shè)備設(shè)施。

3.3 工藝調(diào)整及對(duì)比

第一次加工選擇參數(shù)如下：傳送帶速率調(diào)節(jié)到中速，使用10mm篩網(wǎng)進(jìn)行震動(dòng)篩選，將輪式洗砂機(jī)沖洗水量調(diào)節(jié)至50%，攪拌水洗后再次進(jìn)行三級(jí)沖洗，將污水進(jìn)行過(guò)濾并循環(huán)利用。最終石屑利用率74%，最大生產(chǎn)能力35m3/h。該次生產(chǎn)機(jī)制砂經(jīng)檢測(cè)，MB值0.9，石粉含量5.7%，壓碎值17%，細(xì)度模數(shù)3.4，篩分試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表2）。

對(duì)比上述數(shù)據(jù)，雖然MB值、石粉含量、壓碎值滿足要求，但細(xì)度模數(shù)偏大，影響混凝土的施工性能。

經(jīng)過(guò)分析，水流大小滿足沖洗要求，可加大上料速率，增加水流量，同時(shí)也能提高生產(chǎn)效率；細(xì)度模數(shù)偏大，可選用篩孔略小點(diǎn)的篩網(wǎng)。最終確定第二次加工參數(shù)如下：傳送帶速率調(diào)節(jié)到快速，使用5mm篩網(wǎng)進(jìn)行震動(dòng)篩選，將輪式洗砂機(jī)沖洗水量調(diào)節(jié)至100%，攪拌水洗后再次進(jìn)行三級(jí)沖洗，將污水進(jìn)行過(guò)濾并循環(huán)利用。最終石屑利用率65%，最大生產(chǎn)能力60m3/h。該次生產(chǎn)機(jī)制砂經(jīng)檢測(cè)，MB值0.9，石粉含量6.5%，壓碎值17%，細(xì)度模數(shù)2.9，篩分試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)表3）。

對(duì)比上述數(shù)據(jù)，機(jī)制砂石粉含量、壓碎值、細(xì)度模數(shù)均滿足要求，可用于混凝土生產(chǎn)，達(dá)到生產(chǎn)調(diào)節(jié)目的。同時(shí)石屑利用率雖然降低10%左右，但是生產(chǎn)效率明顯提高，降低了生產(chǎn)成本。

項(xiàng)目已經(jīng)按照上述工藝進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)碎石廠的石屑進(jìn)行全部處理，同時(shí)將篩上的顆粒用于砂墊層的施工，使得石屑利用率達(dá)到80%，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)成本降低約40元/方，為項(xiàng)目增加了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

采用震動(dòng)水篩技術(shù)對(duì)碎石廠的沉積巖石屑進(jìn)行處理，經(jīng)試生產(chǎn)對(duì)比后確定工藝參數(shù)：傳送帶選擇快速檔供料，使用5mm篩網(wǎng)進(jìn)行震動(dòng)篩選并初次水洗；將輪式洗砂機(jī)（SXL2822型）沖洗水量調(diào)節(jié)至100%，攪拌水洗后再次進(jìn)行三級(jí)沖洗，對(duì)沖洗后的砂進(jìn)行震動(dòng)過(guò)濾；最終將污水進(jìn)行高壓過(guò)濾并循環(huán)利用。生產(chǎn)的機(jī)制砂性能滿足施工及標(biāo)準(zhǔn)要求。以往石屑多用于水穩(wěn)料、級(jí)配碎石施工，價(jià)格較低，進(jìn)行二次處理后可用于混凝土生產(chǎn)，增加了碎石廠的經(jīng)濟(jì)效益，提高了生產(chǎn)效率，在河砂資源匱乏地區(qū)能有效降低混凝土材料成本。同時(shí)降低了環(huán)境污染和水資源的消耗，可用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。影響機(jī)制砂性能的因素有母材、破碎工藝、篩選工藝等，這是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，因此相關(guān)研究還有待于不斷深化。

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