恩來恩黔項目自建砂石場機制砂質量控制

摘要：人工機制砂質量直接影響到混凝土的和易性、強度、抗滲性及經濟指標[1]；在中鐵大橋局恩來恩黔項目自建砂石場機制砂生產初期，料場開采受夾泥層及風化石等影響，導致機制砂亞甲藍值（MB值）、細度模數等關鍵指標偏高且不穩定。通過對設備、人、材料、工藝、環境等各種因素進行全面分析，找出關鍵因素并針對性地采取了多項控制措施，使機制砂質量滿足規范及施工要求。

關鍵詞：機制砂 質量控制 亞甲藍值 細度模數

1 概述

中鐵大橋局湖北恩來恩黔高速公路第六合同段為湖北恩施至來鳳高速公路及湖北恩施至重慶黔江高速公路宣恩至咸豐（鄂渝界）段一期基本土建工程施工TJ-6標段（以下簡稱本項目），路線全長34.564公里，施工項目涵蓋路基、橋梁、隧道、涵洞通道及立體交叉等。路線沿線廣泛分布硬質灰巖及白云質灰巖石料，屬一級石料，儲量豐富，遍布沿線，但線路周邊砂料匱乏。因此項目部決定在咸豐縣清坪鎮青崗嶺村羅家橋一組自建砂石料，料場礦區面積30畝，儲存面積30畝，其他占地面積10畝，總開采量約200萬方以上。

2 砂石料生產線原生產工藝流程及設備配置情況

2.1 原砂石料生產線工藝流程 工藝設計采用粗碎、中細碎和預篩分開路生產，整形制砂與二級篩分采用閉路生產，制砂工藝采用濕法制砂，工藝流程如圖1所示。

2.2 設備選型配置 由于我部要求砂石料聯合生產線產量達到1000方/天（每天工作10小時），根據設備制造商提供的數據，并經多種方案比較，設備選型配置情況如表1所示。

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3 機制砂質量存在問題與原因分析

3.1 存在問題 ①機制砂細度模數偏高，特別是在3～6月間生產的機制砂細度模數大部分抽樣達到3.4以上，而設計值要求在2.6～3.4之間，同時石粉含量偏低。②提高機制砂的石粉含量后亞甲藍MB值超過規范允許值1.4，說明機制砂含泥量超標。③機制砂的顆粒級配出現粗顆粒與石粉多而中間顆粒少的鋸齒形分布，在使用過程中經常發生堵塞混凝土泵管的事故。

3.2 原因分析

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從上圖的分析中我們可以看出以下幾個問題是影響機制砂質量的主要原因：①母巖是否適合制砂，毛料的開挖與破碎質量控制是否到位；②生產線工藝設計是否合理；③篩網的孔徑是否合理；④制砂機的選型是否合理，調試是否到位；⑤洗砂機水量的控制是否到位；⑥操作人員對新設備、新工藝是否熟悉。

4 機制砂質量的控制措施

4.1 料場毛料的開挖與破碎（半成品）質量控制 料場毛料開挖與破碎后半成品質量的好壞直接影響著成品砂石料的質量。其主要包括三道工序即爆破作業、毛料挖運以及粗碎，其質量控制的要點如下：①覆蓋層、無用料及雜物、泥團等按規定要求清除并運到棄料場；②爆破作業要控制好布孔間排距、孔深、裝藥量，從而控制好爆破后石料粒徑；③粗碎控制好進料粒徑即不超過200mm。

4.2 改進工藝流程 由于本標段處于鄂西咸豐斷裂帶上，料場開采受夾泥層及風化石等影響，導致砂石料含泥量重，在洗砂環節為控制含泥量加大洗砂機水量造成石粉流失嚴重，導致機制砂細度模數偏大，因此一破后增加振動篩篩出泥塊。另外根據配合比設計元生產線生產出的砂石不成比例。2012年5月份，我部對原生產線實施了工藝優化改造，優化后的工藝流程框圖見圖3。

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4.3 篩網的改造 篩分機篩網是控制骨料超、遜徑的重要環節，本項目部定制的篩網，：篩出來的砂粒徑單一，不連續。因此，需對篩網進行調整：①根據機制砂質量要求，向廠家定制了4mm、3.5mm、3mm的篩網，通過現場試驗確定3.5mm的篩網既能滿足質量要求，產量也能得到保證；②定期測量篩網篩孔孔徑，發現因磨損而孔徑過大情況及時更換篩網。

4.4 制砂機制砂質量控制 錘式制砂機所生產的機制砂的細度模數與設備性能狀態、進料量以及進料的含水量有關。經與設備制造廠家協商，采取了以下控制措施：①調節錘式制砂機粒度調節裝置（即篩板到破碎錘，反襯板到錘頭的距離），這個距離需要試驗得出，因為該距離過大則所生產的機制砂粒度大，細度模數就偏大；反之電動機的電流過大，對制砂機造成傷害；②根據錘式制砂機設計原理，篩板蓖條間隙由產品粒度大小決定，產品的平均粒度為該間隙的1/5～1/3[2]，因此向廠家定制了蓖條間隙為12mm的篩板并更換。③為嚴格控制制砂機的進料量，保證進料穩定、均勻，經過現場試驗最好決定采用帶式給料機送料。

4.5 洗砂機水量控制 新的混凝土規范允許機制砂的石粉含量加大，C30以下混凝土石粉含量可以放寬到14%，C40及以上混凝土要求為Ⅱ類機制砂，石粉含量在7%以內。機制砂含粉量的增加，可以降低機制砂的細度模數。通過試驗調節洗砂機水量控制機制砂石粉含量恰好在規范許可內。

4.6 細度模數與顆粒級配的關系 砂的顆粒級配和粗細程度是用砂篩分析方法測定的，并用級配曲線和細度模數表示。砂的細度模數公式如下：

M■=■

在生產過程中我們發現即使機制砂的細度模數滿足規范要求，但由于砂的顆粒級配出現粗顆粒與石粉多而中間顆粒少的鋸齒形分布導致機制砂的質量仍然不滿足施工要求。最后通過調節制砂機和篩網達到了機制砂顆粒級配的正態分布。

5 效果和體會

通過實施以上幾項措施后，機制砂各項性能指標均滿足《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T F50-2011）及相關文件要求。具體效果見表2。

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本項目機制砂質量滿足業主方要求，因此能取代黃沙用于C40、C50等高標號混凝土的施工，為項目節約成本近3000萬元，創造了良好的經濟效益。

參考文獻：

[1]武漢理工大學.機制砂在混凝土中的應用技術指南[M].人民交通出版社.2009年6月1日.

[2]段希祥.碎礦與磨礦[M].冶金工業出版社.2006年6月.

[3]黃鶴，牛一凡，潘天久，劉倩倩，楊凱.機制砂的性能及其對混凝土性能的影響[J].價值工程，2011（28）.