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        用于路面基層中的機軋河灘料的加工工藝研究

        2021-03-31 06:07:38趙洲清
        四川水泥 2021年3期

        趙洲清

        (云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院,云南 昆明 650051 )

        1 前言

        河灘料的石料品種組成多樣包括漂石、卵石、礫石、砂、粉(粘、膠)粒等,其形狀、粒徑、力學(xué)性能各異。為了保證機軋河灘料碎石質(zhì)量,河灘料的原料選擇很關(guān)鍵。在選擇河灘料原料時要求粒徑盡可能大一些,避免碎石中含有過多的粒徑較小的渾圓狀顆粒。因為如果河灘料粒徑過小,進入碎石生產(chǎn)線后很難被破碎,會導(dǎo)致最終碎石的棱角性不滿足要求。而要得到符合要求的河灘料,就必須選擇合適的破碎機進行破碎。一方面,根據(jù)項目中碎石使用量的需求來選擇相應(yīng)生產(chǎn)能力的破碎機,另一方面,根據(jù)工程的質(zhì)量要求和石料來源的特點結(jié)合破碎機的破碎效果,來選擇具有相應(yīng)破碎機理的破碎機。

        本文針對河灘料原料的技術(shù)指標(biāo)和檢測方法進行了闡述,重點對河灘料的加工工藝進行研究,包括:破碎工藝流程的設(shè)計、破碎設(shè)備的選擇,破碎機以及篩分機的選擇。

        2 河灘料集料技術(shù)指標(biāo)及檢測方法

        河灘料是由天然砂礫經(jīng)過常年的水流沖刷和運輸形成的。因缺少人為加工,河灘料的粒徑大小各異,并且各個河段或位置的河灘料粒徑組成差異較大。因此要選定那些滿足路用性能要求的石料就要采取一定的方法,可以選定合適的實驗來檢驗該河灘料的各項指標(biāo)是否滿足要求。根據(jù)集料的檢測指標(biāo)要求結(jié)合河灘料的獨特屬性,提出河灘料的檢測指標(biāo)及其所采用的方法。

        表1 河灘料的檢測指標(biāo)

        指標(biāo)1:粒徑分布。對河灘料樣品進行粒徑分析實驗,確定篩分實驗結(jié)果是否在公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的范圍之內(nèi)。

        指標(biāo)2:密度和吸水率。河灘料的密度及吸水率直接影響到配合比的設(shè)計結(jié)果和混合料的路用性能。在密度試驗之前需先區(qū)分河灘料的粗細情況,才能選擇到相應(yīng)的密度檢測方法,根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程來進行密度的檢測,看結(jié)果是否滿足國標(biāo)對路用集料的質(zhì)量要求。

        指標(biāo)3:含泥量。因為河灘料的產(chǎn)地特點,需進行含泥量試驗。在含泥量試驗之前需先將河灘料分成粗細兩部分,分別檢測含泥量的值。

        指標(biāo)4:塑性指數(shù)。河灘料的液塑性指數(shù)的測定選用細集料進行試驗,具體試驗方法依據(jù)公路土工試驗規(guī)程進行。試驗后判定細集料是否能夠滿足公路路面基層施工規(guī)范的技術(shù)要求。

        指標(biāo)5:壓碎值。壓碎值對于路面強度的貢獻很關(guān)鍵,是重要的控制指標(biāo)。對于粗集料的壓碎值試驗,公路工程集料試驗規(guī)程對于試樣材料的粒徑做了明確的規(guī)定。鑒于河灘料未加工之前成分和級配組成復(fù)雜的特點,本文認為有必要選取不同粒徑范圍的集料進行試驗。通過非標(biāo)準(zhǔn)試驗測定該河灘料的壓碎值是否能夠滿足國家規(guī)范對于路面基層、面層用粗集料強度要求。

        指標(biāo)6:針片狀顆粒含量。河灘料該指標(biāo)的要求可參照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求進行,其對用于粗集料針片狀顆粒含量有明確規(guī)定。

        3 破碎工藝流程的選擇

        本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合,即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng)。其流程如圖1 所示:

        圖1 河灘料生產(chǎn)流程圖

        河灘料加工工藝包括兩個核心環(huán)節(jié),一個是“預(yù)篩分”環(huán)節(jié),作用包含三個方面:

        去除天然河灘料中的雜質(zhì)、污物,起到初級除塵去污的作用;

        2)得到粒徑滿足要求的初級河灘料。初級河灘料的使用須視情況而定,必要時須進行二次破碎和篩分;

        3)得到用于二次破碎的母材,對于天然河灘料中的超粒徑碎石,作為二次加工的母材使用,用于生產(chǎn)破碎河灘料;

        另一個是“二次破碎”環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)針對篩分后篩面留下的超粒徑石料,選擇合適的破碎設(shè)備進行二次破碎。根據(jù)石料的產(chǎn)量需求來選擇破碎機的型號,根據(jù)設(shè)計要求的集料規(guī)格來配置振動篩的篩孔尺寸。

        4 河灘料破碎設(shè)備的選擇

        破碎系統(tǒng)是碎石生產(chǎn)線的主要裝備,它由控制器、給料機、反擊式破碎機、輸送設(shè)備、兩套振動篩等裝配而成。完整的生產(chǎn)線還需配備裝載機和運輸車。其中,反擊式破碎機是該系統(tǒng)中的比較關(guān)鍵的設(shè)備。

        根據(jù)河灘料特性,河灘料原材料大部分粒徑小于500mm,且含有大量的渾圓狀顆粒,棱角性較差。因此,可以將預(yù)篩分過后的河灘料粗集料直接投入反擊式破碎機進行破碎,而不需要進行初步破碎(無需鄂式破碎機)。反擊式破碎機適用于用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料,破碎出的石料形狀接近立方體、大小均勻,針片狀含量不高。反擊式破碎機的數(shù)量和型號可結(jié)合成本控制,根據(jù)工程需求和產(chǎn)量來選擇,其中,數(shù)量可選擇一至兩臺。計算一臺反擊式破碎機是否滿足工程需要的方法:若正常工作時生產(chǎn)能力為80t/h,按每天工作15 小時、每月有效工作日為22 天來計算,每月可以破碎集料80×15×22=26400t,五個月能生產(chǎn)18 萬噸。

        5 采用合理的破碎篩分工藝

        本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合,即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng)。在這兩套破碎系統(tǒng)中,與常規(guī)的破碎不同之處在于多了一套預(yù)篩分設(shè)備,少了一套初步破碎設(shè)備。這是由于河灘料與普通巖石相比,本身粒徑比較小,細料比較多,所以不必進行初步破碎,而期間夾雜的小于30mm 的集料可以提前篩除,不必進入破碎機。

        因此,采用預(yù)篩可以大大提高產(chǎn)量,避免細料阻塞破碎機。由于河灘料較為潮濕,預(yù)篩分時可適當(dāng)灑水,避免篩孔堵塞。此外,預(yù)篩分不僅可以大大提高河灘料生產(chǎn)效率,還可以去除河灘料中的污物和雜質(zhì),對于控制河灘料成品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。

        6 設(shè)置適當(dāng)?shù)恼駝雍Y

        云南省內(nèi)常用的振動篩主要有圓振動篩和簡單往復(fù)篩兩種,河灘料軋制中,兩種篩分設(shè)備均可選擇。圓振動篩宜配置方孔篩,往復(fù)篩宜配置圓孔篩。

        根據(jù)破碎機的產(chǎn)量和破碎石料粒徑大小,選用配套的篩分機。篩面采用金屬絲編織而成,由于金屬絲自身的屬性,不容易粘附石屑,可以提高篩分機的工作效率。篩面的傾角一般在5~15°,根據(jù)集料的規(guī)格要求,篩面可分三到四層不等。要軋制水泥穩(wěn)定碎石用集料,其篩孔(方孔篩)尺寸要根據(jù)混合料中礦料級配通過率和規(guī)范中集料單級配要求而定,選擇合適的篩孔尺寸很關(guān)鍵。本文建議把集料分為4 檔,分別為:1#料(20-30mm)、2#料(10-20mm)、3#料(5-10mm)、4#料(0-5mm),對應(yīng)的篩網(wǎng)尺寸分別為:32mm,22mm,12mm,7mm。

        如果加工出來的四種不同規(guī)格的集料,單級配不符合要求,或按一定比例摻配不能滿足設(shè)計的要求,就要調(diào)整篩孔尺寸的大小,直到滿足要求為止。

        篩孔的確定還要考慮的破碎和使用的均衡性,也就是各種規(guī)格的破碎料的產(chǎn)量比例要與生產(chǎn)混合料時所使用的比例相接近,否則有的規(guī)格集料出現(xiàn)剩余,有的不夠用,發(fā)生比例失調(diào)現(xiàn)象,對生產(chǎn)和經(jīng)濟效益都不利。

        7 小結(jié)

        本文針對河灘料品種組成多樣的特點,對其原材料的技術(shù)指標(biāo)和檢測方法進行了探討,包括密度、吸水率、含泥量、塑性指數(shù)的指標(biāo)。重點對河灘料的加工工藝進行研究,包含破碎工藝流程的選擇、河灘料破碎工藝的選擇、破碎設(shè)備的選擇,對于破碎篩分工藝以及振動篩的設(shè)置也進行了詳細的探討。推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合,即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng);推薦采用反擊式破碎機用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料;建議根據(jù)破碎機的產(chǎn)量和破碎石料粒徑大小,選用配套的篩分機。

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