顏孝魁（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司）

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中小型人工砂石系統(tǒng)加工工藝與質(zhì)量控制

顏孝魁（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司）

針對(duì)中小型人工砂石系統(tǒng)，結(jié)合某水電站實(shí)例，對(duì)水電站人工砂石系統(tǒng)的加工工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，并圍繞系統(tǒng)運(yùn)行與存在的實(shí)際問(wèn)題，提出幾項(xiàng)行之有效的質(zhì)量控制措施，旨在為人工砂石系統(tǒng)的進(jìn)一步完善提供可靠的依據(jù)。

人工砂石系統(tǒng)；加工工藝；質(zhì)量控制

砂石加工系統(tǒng)是水利水電事業(yè)的必要附屬設(shè)施，系統(tǒng)可以高效運(yùn)行，為工程建設(shè)提供充足的骨料是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵，然而在人工砂石系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，影響砂石加工質(zhì)量，因此，必須對(duì)系統(tǒng)的加工工藝進(jìn)行深入了解，找到潛在的質(zhì)量問(wèn)題，并采取針對(duì)性措施加以處理，以確保加工骨料的質(zhì)量和品質(zhì)。

1　工程概況

某水電站為混合式電站，以發(fā)電功能為主，電站裝機(jī)總?cè)萘繛?00MW，建設(shè)混凝土總量可以達(dá)到41.13萬(wàn)m3。工程建設(shè)用骨料主要由人工砂石系統(tǒng)進(jìn)行加工管生產(chǎn)。此加工系統(tǒng)的生產(chǎn)原料為玄武質(zhì)角礫熔巖，石料場(chǎng)的上部與中部均存在凝灰?guī)r夾層，卸荷裂隙發(fā)育情況良好，弱卸荷帶中裂隙面附帶泥質(zhì)。

2　系統(tǒng)加工工藝設(shè)計(jì)

2.1工藝方案

由于工程砂石加工所用原料為質(zhì)地十分堅(jiān)硬的玄武巖，水電站大壩混凝土主要選用三級(jí)配碾壓混凝土，此外還需切實(shí)滿足強(qiáng)度方面的需求，為實(shí)現(xiàn)骨料級(jí)配的靈活調(diào)整，為后續(xù)澆筑施工奠定良好基礎(chǔ)，此加工系統(tǒng)選取“三段破碎、干法制砂”工藝，系統(tǒng)加工工藝流程如圖1所示。

2.2機(jī)械設(shè)備

（1）粗料破碎選用顎式破碎機(jī)。破碎完成以后的物料需要經(jīng)過(guò)篩選和水洗，然后粒徑超過(guò)5mm的物料會(huì)自動(dòng)進(jìn)入調(diào)節(jié)料隊(duì)，粒徑小于5mm的物料會(huì)進(jìn)入分級(jí)機(jī)。

（2）洗砂使用螺旋分級(jí)機(jī)進(jìn)行，采取分級(jí)的方法對(duì)粒徑小于5mm的無(wú)聊進(jìn)行除泥，同時(shí)在直線振動(dòng)脫水以后運(yùn)輸至調(diào)節(jié)料堆。

（3）中細(xì)碎由反擊破碎機(jī)組成。完成破碎的物料經(jīng)過(guò)篩分之后，按照物料的粒徑范圍運(yùn)送至石堆場(chǎng)，也可將其當(dāng)作半成品送至調(diào)節(jié)料堆。

（4）制砂由立軸沖擊破碎機(jī)組成，僅完成一次破碎的物料無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，篩分過(guò)程中選用3mm篩實(shí)施調(diào)節(jié)。

（5）篩分系統(tǒng)中，粗料破碎和中細(xì)碎使用一個(gè)圓振篩，而制砂檢查則需使用兩臺(tái)圓振篩。

3　系統(tǒng)運(yùn)行及質(zhì)量控制情況

3.1超徑與遜徑控制

在系統(tǒng)的試運(yùn)行階段，粗骨料的超徑和遜徑檢測(cè)成果都超過(guò)規(guī)范要求，給集料拌和生產(chǎn)帶來(lái)很大的麻煩。按照相應(yīng)的工藝流程，僅僅對(duì)排料口的開(kāi)度進(jìn)行控制是無(wú)法滿足粒徑需求的。為有效避免大規(guī)模系統(tǒng)改造，采用了分期生產(chǎn)的策略，與此同時(shí)，考慮到超徑現(xiàn)場(chǎng)較為嚴(yán)重的實(shí)際情況，還對(duì)篩網(wǎng)孔徑進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整［1］。

3.2細(xì)度模數(shù)與顆粒級(jí)配

圖1　人工砂石系統(tǒng)加工工藝流程示意圖

粗碎與中碎過(guò)程中生成的粒徑低于5mm的物料，在經(jīng)過(guò)水洗以后會(huì)變成粗制顆粒，石粉與較為細(xì)小的顆粒都已經(jīng)完全流失，實(shí)質(zhì)上就是石屑，按照相應(yīng)的試驗(yàn)方法開(kāi)展檢測(cè)工作，其細(xì)度模數(shù)保持在3.3～4.0范圍內(nèi)?？紤]到系統(tǒng)的實(shí)際特征，石屑不能直接進(jìn)入到成品砂之中，而是需要送至調(diào)節(jié)料堆，在制砂機(jī)中進(jìn)行二次破碎，從而對(duì)顆粒級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化，人工砂質(zhì)量抽檢數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　人工砂質(zhì)量抽檢數(shù)據(jù)

3.3骨料含泥量

由于該加工系統(tǒng)中配置了水洗功能，加之料場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中揭露的實(shí)際地質(zhì)情況和前期勘察結(jié)果存在很大的差別，料源當(dāng)中夾雜的部分碎石不能得到有效的剔除，在二次破碎之后出現(xiàn)的含泥等問(wèn)題無(wú)法得到處理，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)的情況，對(duì)人工砂的生產(chǎn)質(zhì)量造成影響。

4　人工砂石系統(tǒng)加工質(zhì)量控制措施

4.1粗骨料含泥及裹粉

粗骨料的實(shí)際含泥量低于粒徑為0.08mm顆粒的總含量。試驗(yàn)表明，含泥量在1%以內(nèi)時(shí)不會(huì)對(duì)集料性能造成太大的影響，超出1%時(shí)會(huì)造成干縮、徐變等問(wèn)題［2］。此外，含泥石料還會(huì)對(duì)混合料粘結(jié)力造成直接影響，降低其和易性，提升用水量，不利于混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的形成，影響結(jié)構(gòu)抗裂性能。

加工系統(tǒng)中設(shè)置了相應(yīng)的沖水工序，可以清除掉骨料上的裹粉，但是對(duì)于部分骨料上的含泥，還需使用專門的設(shè)備進(jìn)行處理。針對(duì)粒徑低于5mm的石料，應(yīng)使用長(zhǎng)螺旋分級(jí)機(jī)實(shí)施分級(jí)水洗，這樣可以很好的去除掉泥土與粘粒。如果料源中夾有難以剔除的巖石，比如凝灰?guī)r夾層等，在二次破碎以后會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的裹粉現(xiàn)象，使得成品料含泥量超出限度。因此，無(wú)論篩分形式如何，除了要使用棄泥土設(shè)備，還應(yīng)配置相應(yīng)的水洗工序。

4.2細(xì)度模數(shù)及顆粒級(jí)配

顆粒級(jí)配主要指的是不同砂粒的不同組合方式。如果砂子是由多種粒徑的顆粒構(gòu)成，則較細(xì)的顆粒會(huì)填充在粗粒之間，減小了粗粒的空隙率，進(jìn)而構(gòu)成相對(duì)較好的級(jí)配。如果在施工中運(yùn)用高級(jí)配砂子，不僅可以大幅節(jié)省水泥，還能有效提升混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在配比不變的基礎(chǔ)上，如果砂子較粗，混凝土?xí)憩F(xiàn)出很差的粘聚性，易出現(xiàn)分離等情況。如果砂子太細(xì)，雖然可以使混凝土具有較好的粘聚性，但流動(dòng)性會(huì)大幅減弱，所需水泥量增加，不僅提升施工成本，還不利于混凝土強(qiáng)度的形成。由此可見(jiàn)，砂石細(xì)度是需要進(jìn)行嚴(yán)格控制的，以中砂最為合適。實(shí)踐表明，單一使用立軸沖擊破碎機(jī)進(jìn)行制砂，成品砂中的中間粒徑顆粒會(huì)變少，使得細(xì)度模數(shù)增大。

針對(duì)這種情況，在小型錘式破碎機(jī)上實(shí)施制砂試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)成品進(jìn)行多次檢測(cè)，所得級(jí)配曲線如圖2所示。

圖2　基于錘式破碎機(jī)的制砂級(jí)配曲線

由圖1可知，成品砂中的石粉含量相對(duì)較高，粒徑超過(guò)2.5mm的顆粒很少，但粒徑小于0.63mm的顆粒卻較多，可對(duì)顆粒組成進(jìn)行很好的補(bǔ)充。由此可以看出，如果使用適宜的制砂設(shè)備，充分利用各個(gè)設(shè)備的特性，砂石的細(xì)度模式等都可以保持在最佳的范圍之內(nèi)。

4.3石粉含量及含泥

現(xiàn)行規(guī)范中指出，含泥量為成品砂中粒徑低于0.16mm的顆粒實(shí)際含量。對(duì)于人工砂而言，其棱角較多，有利于混合粘結(jié)，但存在過(guò)多的間隙，不利于和易性?；谶@樣的特點(diǎn)，人工砂需有對(duì)應(yīng)的粒度分布，級(jí)配當(dāng)中細(xì)顆粒組分即石粉較天然砂需要適當(dāng)?shù)奶嵘?，只有這樣才可以使其與混凝土較好的融合。石粉主要由細(xì)小的顆粒構(gòu)成，可對(duì)砂石級(jí)配進(jìn)行完善，起到了類似于微骨料的效果，進(jìn)而對(duì)工作性進(jìn)行了良好的改善［3］。人工砂的粗粒含量相對(duì)較多，如果石粉含量不足，通常會(huì)對(duì)粘聚性造成影響。但石粉的含量也不能太高，所以必須將石粉含量嚴(yán)格控制在6～18%范圍內(nèi)。此外，在碾壓混凝土中使用時(shí)，石粉還能提升可碾壓能力。干法制砂工藝的選用可防止石粉大量流失，具有相對(duì)較好的應(yīng)用與推廣價(jià)值。

5　結(jié)束語(yǔ)

總而言之，人工砂石加工根本目的在于為工程的混凝土施工提供優(yōu)質(zhì)的骨料，科學(xué)合理的工藝流程是切實(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在實(shí)際工作中，應(yīng)對(duì)料場(chǎng)勘察給予足夠的重視，提供正確的勘察報(bào)告，除了基本的儲(chǔ)量和分布信息外，還要掌握巖石等物料的性質(zhì)，進(jìn)而為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和完善提供必要的資料，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)和科學(xué)選型。

［1］梁志林，雷敬偉.中小型人工砂石系統(tǒng)加工工藝與質(zhì)量控制的探討［J］.四川水力發(fā)電，2008，S1：121～125.

［2］夏 軍，施美蓉，歐德云.沙沱水電站砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)工藝與質(zhì)量控制［J］.貴州水力發(fā)電，2011，03：31～34+40.

［3］劉 波.俄公堡水電站人工砂石系統(tǒng)半干法工藝生產(chǎn)的質(zhì)量控制措施［J］.科技資訊，2010，36：64.

2016-4-7

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