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智能+路桥工程混凝土调整实用技术
时间:2022-08-13 

智能+路桥工程混凝土调整实用技术

主编:倪晓燕、王耀文、胡紫日

牛旺龙  公众号编辑

3机制砂制备技术及在桥梁工程中的应用研究

3.2机制砂制备技术

3.2.1技术方案

机制砂制备过程大致可以分为:矿山开采除杂(土)处理 破碎(粗碎、中碎、 细碎)——筛分——收尘(控制石粉)。

为减少机制砂生产过程中的泥粉含量,将装载机上料斗改装为漏空长条网格形,长条宽度应为20〜30mm,以装载机斗宽2.5m为例,上料前通过左右摇晃铲料斗,可有效阻隔、过滤泥土、泥块和较湿的粉碎渣混入,从问题根源入手,建立第 一道技术防线以降低机制砂含泥量。为不影响装载机正常使用功能,设置一块与料斗底部 尺寸相同的5mm耐磨钢板。

根据料原地环境条件、水文气候状况、母岩来源、岩性抗压强度、开挖山体夹泥等状况的不同,选择不同的配套设备组合方案加工生产。

方案1:鄂破一反击破一震动筛一各种粗细骨料;

方案2:鄂破一立轴破一震动筛一各种粗细骨料;

方案3:鄂破一圆锥破一震动筛一各种粗细骨料;

方案4:鄂破一离心冲击破一震动筛一各种粗细骨料。

以上四种方案为传统的机制砂制备工艺,震动筛通常安装角度为30-45°,筛片的孔径尺寸通常采用30mm、19mm、9mm、5mm四种孔径规格,整片筛的尺寸为1.5m*6m,每种规格筛片由1.5m*2m三片相同筛孔的筛片组成,加工生产5~10mm、10~20mm、16~31.5(20~30)mm三种常用碎石和最大粒径5mm的机制砂。采用该工艺生产所得机制砂因喂料粒级梯度范围较宽,细度模数、石粉含量波动较大,而且没有解决机制砂二头 粗,中间细的现实问题,工艺需要改进。

改进措施:采用3.5mm、4.5mm、5.5mm多孔径筛网组合的底层筛片,从上至下安装替代5mm单孔径筛片解决机制砂细度模数偏大,1.18mm2.36mm筛片上筛余量偏多的问题,如图3-4所示。另外,分别采用KX型高效涡流离心式选粉机和螺旋洗砂机对干湿法生产的机制砂石粉含量进行改善,新工艺所生产的机制砂质量均符合C50以下强度等级混凝土用细骨料要求。但该方法因喂料梯度范围较宽,生产的机制砂质量在合格范围 内变化较大。混凝土业内有句话不怕材料差,就怕材料批批变化大,因批次进场的机制 砂质量在合格范围内变化波动较大,不利于混凝土匀质性指标控制和工作性指标的稳 定。因此,本项目将该砂限定于C40及以下强度等级混凝土使用。

为确保高标号混凝土用机制砂级配、石粉含量相对稳定,亚甲蓝MB值得到有效控 制,采用5-10mm碎石、10~20mm碎石、20~30mm碎石的任意一种作为加工高品质机制 砂的原料,选用干法和湿法两种不同的工艺方法制备机制砂。

以一种机制砂为研究对象,通过上述几种破碎方式得到成品机制砂,测试它们的颗粒级配,绘制级配曲线,如图3-5所示,从图中可以看出这四种破碎方式制成的机制砂均能够符合规范要求。

3.2.2制砂工艺

1、干法制砂工艺

干法制砂工艺为目前最主要的机制砂制备工艺。干法制砂工艺是指在机制砂的生产过程中采用收尘装置而非水洗除粉的方式来控制机制砂中的石粉含量。干法制砂工艺的 除粉设备主要有干法分级机和选粉机两种。在本项目采用带选粉设备的干法工艺,即在 制备机制砂时增设KX型高效涡流离心式选粉机,将多余的过细石粉从机制砂中分离出来,以备掺配使用。

1)干法制砂设备的选用

1)锤破设备为型号为1014卧轴锤式破碎机,本项目采用22个锤头,锤头采用锰 钢加工而成,采用普通钢材加工的8mm筛板,出料粒度为5mm以下机制砂。

2)筛分设备为震动砂石筛,根据用量可选不同规格型号产品,本项目采用Φ1.5m×7m规格的震动砂石筛,安装角度37°,从上至下分别为3.5mm、4.5mm、5.5mm孔径的筛片,3段长度均为2m。采用此方法可有效筛除2.36mm以上的石屑。

3)本项目所用选粉机为KX高效涡流离心式选粉机,通过高速离心震荡吸尘设备可以将石粉与机制砂彻底分开。

2)干法制砂工艺特点

1)矿山的选择不必考虑水源和地域环境的限制,能耗低、环境负荷小、可就地取材生产,也可采用干燥隧道内洞渣原料,适合我国北方寒冷、干旱、水资源严重缺乏、矿石 原料中夹土料能通过筛分剔除干净的地区,可代替水洗法,既节约用水又减少污染,在建 材行业中应用广泛。

2)级配易于控制:解决了两头机制砂二头粗的问题,干法制砂通过多孔径筛片组合有效改善了1.18mm、2.36mm筛片上筛余量偏大的问题;选粉机进行选粉,将小于75pm的石粉颗粒分离出来,通过在拌合站配料斗进行掺配使用,掺配后各种颗粒级配均匀,级配曲线良好,对改善混凝土工作性能及泵送性能非常有利。

3)干法制砂工艺方法,整体生产成本相对较低,质量可控,制备的机制砂性能稳定,对于机制砂的推广应用奠定了一定的研究基础。

3)干法制砂工艺的防离析措施

本项目创新性地采用30mm螺旋钢管自制新型机制砂成品防离析装置,如图3-63-7所示。料斗1的进料口和制砂机的出料口连接,料斗1的出料口与串筒2的进料口连接;所述串筒2的出料口置于地面的上方;串筒2的侧壁上沿其轴向方向间隔布置有若干个侧 部出料口 3。通过在制砂机下料口处增设料斗和串筒的方式,并将串筒的出料口置于距离 地面2m的位置处,降低机制砂的下落高度,进而减少了因高度过大造成机制砂离析的情况发生,利用在串筒的侧壁上间隔开设(间隔距离为1m)的侧部出料口,解决了机制砂成品下落后小颗粒中间堆集,大颗粒散落两边,造成机制砂离析级配差的问题,使得机制砂级 配质量得到了明显提高,生产出的机制砂能够满足现场各类混凝土型号的使用;本项目设 计使用的防离析装置结构简单、易于实现。此外,机制砂成品应合理存放。

2、湿法制砂工艺

在机制砂制备过程中采用水洗方式除去石粉或泥粉的方式称之为湿法制砂工艺

(1)湿法制砂设备的选用

1)卧轴锤式破碎机与滚筒砂石筛。

2)筛分设备为滚筒砂石转筛,根据用量可选不同规格型号产品,本项目采用小2.5m* 9m规格的滚筒砂石转筛,安装角度37°,从上至下分别为3.5mm、 4.5mm、5.5mm孔径的筛片,3段长度均为3m。采用此方法可有效筛除1.18mm以上的石屑。

3)本项目所用洗砂机为XS1500螺旋洗砂机,螺旋直径750mm,长度9m,也可 采用轮式洗砂机。特点是通过调节水量有效控制石粉含量,配套使用细砂回收机可将水 洗过程中散失的0.15mm、0.3mm颗粒有效回收利用,通过该工艺可将机制砂细度模数控 制在2.8~3.3之间,石粉含量控制在1~7%之间,MB值控制在1.2以下,制备出品质优良 的机制砂。

2)湿法制砂工艺特点

1)湿法制砂必须考虑水源因素,一般在北方寒冷的冬季无法生产,主要适用于我国南方、水资源丰富、隧道富水段落弃渣利用、含泥量超标的机制砂,包括严格要求无粉尘 产生的情况,在水利水电行业中应用广泛。

2)湿法制砂在洗砂过程中,石粉及部分超细砂会被一起洗掉,虽然产品洁净度较高,但由于成品砂中石粉和超细砂较少,采用细砂回收设备可有效避免细粉散失问题。

3)湿法制砂的泥砂处理系统在满足环保要求的情况下,必须建设相配套的大沉淀池或者最好配套螺旋洗砂机、旋流器、浓缩机、压滤机等设备,但整体生产成本相对较高。

3)干湿法制砂新技术的优势

1)采用干法制砂时,可通过调剂风机送风量和风压,灵活调整机制砂石粉含量,石粉含量可控制在7%以内。可将石粉彻底分离提取,按掺配比例进行精确掺量调整使用。

2)干法制砂时,采用定制多孔径组合震动筛(复合砂石滚筒筛),可以有效改善机 制砂颗粒集配状况,使1.18mm以上石屑偏多的问题得到实质性的解决。实际使用过程中,应按照设备实际选粉效果和功效合理选择,并根据机制砂中工艺要求,确定控制性参数和 工况,生产的机制砂细度模数控制在2.8~3.3之间。

3)湿法制砂时,轮式洗砂机和螺旋式洗砂机均可采用,通过调整用水流量、洗砂机倾角和转速来调控细砂和石粉含量,避免造成级配不符合要求,使得机制砂细度模数相对 于传统湿法制砂较易控制。此外,借助对滚筒筛筛片的调节,即用不同孔径的筛网及不同 面积的网片混合安装,可克服机制砂1.18mm2.36mm两档筛上石屑偏多的缺陷。经多次筛分调试石粉的含量,固定筛网尺寸及面积,确保生产出合格的机制砂,石粉含量可精 确控制在7%以下。

4)5~10mm碎石、10~20mm碎石、20~30mm碎石的任意一种作为加工高品质机制砂的原料,可以有效控制MB值,且使机制砂集配良好、稳定,质量在合格范围内波动和变化较小,混凝土匀质性指标得到根本性控制。

4)机制砂制备过程中的控制要点

1)对于干法机制砂,抽样方法不科学,常常会出现样品离散性很大的情况,可采用在皮带上停机截取一个断面进行取样,再用四分法取样检测。

2)在料源地重点控制机制砂的颗粒级配、吸水率、石粉含量、细度模数等指标,加强科学管控。

3)对于干法制砂,当出料口至地面不足3m时可自由倾落,大于3m时应在成品下料口处设置防离析漏斗。

5)不同岩性机制砂与天然河砂特性的对比

以天然砂(RS)特性测试结果为参照,选取4种不同岩性(花岗岩、变质砂岩、石灰 岩、玄武岩)母材制备机制砂,分别记为MSA/MSB/MSC/MSD,检测了它们的7项技术指 标(粒形、颗粒级配、石粉含量、MB值、密度、空隙率、压碎指标)进行评估。7项指标 的检测结果如表3-5所示,

3-5天然砂与机制砂的主要性能指标

类型

各粒级(mm)筛余累计/%

细度模数

石粉含量

%

MBg/kg

表观密度

kg/m3

堆积密度

kg/m3

空隙

%

压碎值

%

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

筛底

RS

0

12.6

27.9

50.0

76.2

92.1

99.8

2.62

0.2

2626

1660

40.2

9.42

MSA

5.2

20.1

46.0

67.5

88.1

91.2

99.4

3.02

3.6

1.1

2720

1650

39.5

16.0

MSB

6.0

21.5

40.5

69.0

86.0

94.0

99.6

2.99

2.6

1.1

2694

1648

38.8

16.0

MSC

3.4

15.1

39.8

60.9

81.8

96.0

99.2

2.86

3.2

1.2

2686

1649

38.6

16.0

MSD

3.3

13.2

41.5

61.4

81.3

94.4

99.6

2.84

2.8

0.6

2754

1659

38.6

16.0

本项目生产机制砂的设备简单,工艺掌握较容易,细度模数可精准控制在2.8~3.3之间,级配曲线接近于中值,完全克服了传统工艺生产的机制砂断档级配的弊端;湿法机制 砂石粉含量可精确控制在1%~6%之间、干法机制砂可以实现机制砂石粉含量精确控制等优 点。本工艺生产的机制砂级配良好、品质优良、质量稳定。

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