人工砂石料生產(chǎn)技術(shù)與質(zhì)量控制方法

摘 要：保障人工砂石料的整體質(zhì)量，對保障現(xiàn)代建筑工程的質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。概述人工砂石料的基本性能以及制作工藝，研究人工骨料系統(tǒng)的具體工藝流程，對其具體的質(zhì)量控制方法進(jìn)行了分析，并提出了人工砂石料生產(chǎn)技術(shù)及質(zhì)量優(yōu)化的具體策略，以期可以為日后人工砂石料生產(chǎn)技術(shù)的革新，以及質(zhì)量控制效果提供幫助。

關(guān)鍵詞：人工砂石料；生產(chǎn)技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號：TV431" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0051-03

0 引言

混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量直接受到砂石料質(zhì)量的影響。人工制作砂石料可以使天然砂石料當(dāng)中存在的問題得到很好的解決，同時還能夠根據(jù)工程的不同需求來控制砂石料的粒徑。人工砂石料生產(chǎn)過程，主要涉及覆蓋層剝離、毛料開采、毛料運輸、超徑石解小、粗碎、中細(xì)碎、篩洗、制砂等環(huán)節(jié)。生產(chǎn)質(zhì)量合格的人工砂石料，需要嚴(yán)格把控每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及檢驗。

1 人工砂石料制作工藝

根據(jù)當(dāng)前的不同加工工藝，人工砂石料主要分為濕法制砂與干法制砂兩種。在以往的砂石料加工過程當(dāng)中，受到傳統(tǒng)治沙設(shè)備的限制，只能使用多級破碎的方式，保證原料的進(jìn)料粒度滿足治砂設(shè)備的需求。傳統(tǒng)的制作工藝當(dāng)中，將原料粒度控制在25 mm以內(nèi)是十分困難的。破碎篩分技術(shù)以及各類高性能破碎設(shè)備的使用有效地增大了原料的利用率。為了能夠使成品砂的含水率滿足使用要求，不管是使用干法還是濕法，都需要將產(chǎn)品中的黏土和多余的石粉去除[1]。

2 人工骨料系統(tǒng)的工藝流程

2.1 料場開采技術(shù)

目前在料廠開采主要采用梯段作業(yè)方式。為了保證開采的質(zhì)量和開采的效率，必須要在進(jìn)行制定的開采方案前，全面掌握料廠的地質(zhì)地形信息內(nèi)容，以確定開挖設(shè)備的種類和型號。目前料廠主要采用公路運輸方式和豎（斜）井運輸這兩種方式。為了保證公路運輸?shù)恼w質(zhì)量需要投入大量的裝運設(shè)備，需要對運輸線路進(jìn)行合理的規(guī)劃。只有這樣才能夠保證公路運輸?shù)姆€(wěn)定和生產(chǎn)的穩(wěn)定。豎（斜）井輸送要求地質(zhì)條件適宜于豎（斜）井布置，通過這種方式不僅可以有效地降低在運輸設(shè)備方面的投入，還能夠使運輸距離進(jìn)一步縮短。但是豎（斜）井輸送方式管理起來比較復(fù)雜，對于地質(zhì)條件的要求也較高。如果爆破規(guī)模過大，就會導(dǎo)致出現(xiàn)坍塌或者是石渣堵塞。因此必須要以工程的實際狀況為主，結(jié)合后續(xù)運行情況，確保選擇出真正適合工程項目的運輸形式[2]。

2.2 破碎加工

在人工砂石制造過程當(dāng)中有一個環(huán)節(jié)最為重要，這個環(huán)節(jié)就是破碎加工。按照破碎原理劃分，目前物料破碎主要分為兩種類型。第一種類型是擠壓剪切型，第二種類型是碰撞打擊型。根據(jù)當(dāng)前工程的實際應(yīng)用效果來看，擠壓剪切型破碎機(jī)不會出現(xiàn)過度破碎的情況，同時能夠在各類硬度的巖石上都得到很好的應(yīng)用。碰撞打擊型破碎機(jī)在進(jìn)行破碎的過程當(dāng)中，會產(chǎn)生較好的破碎效果，能夠保證破碎的砂石粒型較為圓潤。但是在使用破碎打擊型破碎機(jī)時，必須要保證進(jìn)行合理的維護(hù)工作，不然就會導(dǎo)致?lián)P塵問題。目前碰撞打擊型破碎機(jī)主要應(yīng)用于中等硬度的巖石處理當(dāng)中，人工砂石料系統(tǒng)能否成功受到破碎工藝和破碎設(shè)備的影響尚不明確。所以必須要重視選擇合適的破碎工藝和破碎設(shè)備，保證其破碎效果滿足工程項目的使用要求。

2.3 制砂工藝

制砂環(huán)節(jié)相對來說是比較重要且復(fù)雜的，我國對于制砂工藝進(jìn)行了十分深入的研究。目前在建筑工程的實際應(yīng)用當(dāng)中，主要有以下3種制砂工藝：①沖擊式破碎機(jī)+棒磨機(jī)組合制砂。通過采用這種組合制砂工藝能夠保證人工砂擁有較高的品質(zhì)同時消耗的成本較低。因此這種組合制砂工藝也是當(dāng)前人工制沙的主要工藝之一[3]。②棒磨機(jī)單獨制砂。通過使用這一工藝能夠保證生產(chǎn)出來的人工砂質(zhì)量較好，但與此同時會消耗大量的水資源和鋼棒資源，生產(chǎn)成本較高影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此在目前的制砂環(huán)節(jié)很少應(yīng)用這一工藝。③不同轉(zhuǎn)速沖擊式破碎機(jī)物料分級制砂。這個工藝主要有兩個步驟。首先需要用到轉(zhuǎn)速較低的沖擊式破碎機(jī)，通過應(yīng)用這一設(shè)備破碎相對粗的骨料。在完成這一步驟之后需要使用轉(zhuǎn)速較高的沖擊式破碎機(jī)進(jìn)一步的破碎加工。為了能夠合理控制骨料的粗細(xì)，還需要在破碎完成之后對成品砂的細(xì)度進(jìn)行進(jìn)一步的篩分。通過使用這種方式能夠保證人工砂的品質(zhì)，同時花費的成本也不高。

2.4 篩分及沖洗

人工砂石當(dāng)中含有一定的雜質(zhì)，需要及時的進(jìn)行清洗。同時由于不同的工程項目對人工砂石的破碎等級也有著不同，因此必須要重視篩分及沖洗人工砂石。目前主要使用的裝置分為篩分給料類和篩分分級類這兩種。常用的篩分給料設(shè)備有用于粗碎的棒條給料機(jī)、用于溜井下端的放礦機(jī)、料倉下端的給料機(jī)等；篩分分級的設(shè)備包括圓振篩和直線篩。圓振篩常用于粗細(xì)骨料的分級及粗骨料的沖洗，直線篩常用于骨料的脫水、脫泥，并都能進(jìn)行干濕篩分操作[4]。

2.5 石粉回收

通過大量的研究表明，為了能夠使混凝土的抗裂能力、力學(xué)性能進(jìn)一步地提升，可以摻入適量的石粉。如果采用濕式生產(chǎn)的方式，難免會導(dǎo)致人工砂石當(dāng)中含有一定量的細(xì)沙和石粉。此時如果采用石粉回收裝置，將人工砂當(dāng)中摻雜的細(xì)沙和石料粉回收，就可以使人工砂石粉的含量進(jìn)一步提升，保證人工砂石的細(xì)度模數(shù)滿足項目建設(shè)的需求。目前主要使用旋流器加強(qiáng)力脫水篩和刮痧機(jī)來進(jìn)行石粉回收。通過使用旋流器加強(qiáng)脫水篩石粉回收裝置，能夠保證整體的回收效率和回收速度，因此在當(dāng)前的大型工程當(dāng)中應(yīng)用范圍十分廣。刮痧機(jī)雖然結(jié)構(gòu)相對比較簡單，成本花費較少，但是其工作效率和工作質(zhì)量較差，沒有辦法滿足工程需求。

2.6 電氣控制

近年來，PLC控制技術(shù)以及計算機(jī)自動控制等技術(shù)得到了很大的發(fā)展。尤其是計算機(jī)自動控制技術(shù)發(fā)展十分明顯。通過應(yīng)用這一技術(shù)，不僅可以使裝置的生產(chǎn)能力得到進(jìn)一步的改善，還能夠降低工人的勞動強(qiáng)度，使資源得到更加合理的分配。因此在當(dāng)前的砂石系統(tǒng)當(dāng)中，計算機(jī)自動控制技術(shù)已經(jīng)成為重點應(yīng)用技術(shù)。

2.7 環(huán)境控制

第一，用水工藝。濕式生產(chǎn)因其具有去泥、降塵和提高篩分效率的特點，而被廣泛地應(yīng)用于人工骨料生產(chǎn)系統(tǒng)。但是同時也會帶來砂料水力分級時，小粒徑粒級材料的損失、含水物料粉碎操作中存在成品率下降、成品砂脫水難度大、綜合成品率不高、生產(chǎn)廢水治理繁雜等缺點。

第二，除塵裝置。當(dāng)前水利水電工程使用的除塵設(shè)備及技術(shù)有密閉除塵、噴霧降塵、布袋除塵、脈沖除塵、靜電除塵器、與系統(tǒng)工藝相結(jié)合各有其適用范圍，總體除塵效果能夠達(dá)到要求，能夠使成本保持在項目可承受的限度之內(nèi)。

此外干化池用于重力沉淀作為污泥或細(xì)砂分離，因其投資節(jié)省、運行管理方便、造價低廉等優(yōu)點至今仍被廣泛用于地形條件相對優(yōu)越的項目[5]。

3 人工砂石料的質(zhì)量控制

3.1 通過巖石性質(zhì)與機(jī)械設(shè)備來控制質(zhì)量

具體有以下4點：①在巖石相同的情況下，反擊式和沖擊式破碎機(jī)制品針片狀很少，通常小于12%。通過大量的實驗可以發(fā)現(xiàn)，如果提高針片狀的含量就會使每方混凝土的用水量提升。但這就會直接影響到水泥的使用量，降低混凝土的整體性能。②破碎裝備的磨損程度受到巖石的硬度影響，這也是當(dāng)前影響人工砂石料制造成本的一個重要因素。如果延時的硬度過高，就會直接提高破碎裝備的磨損程度，由此加速破碎機(jī)錐體失圓及棒磨機(jī)襯板、棒筋損失，進(jìn)而影響骨料級配組成及砂細(xì)度模數(shù)指標(biāo)。③目前衡量人工砂石料品質(zhì)的重要指標(biāo)之一就是巖石的吸水效果。通過對大量的資料進(jìn)行研究可以發(fā)現(xiàn)，不論是哪種巖石，只要是新鮮的都能保證其吸水率低于2.5%，滿足當(dāng)前混凝土施工的要求。當(dāng)然需要將頁巖和板巖排除，這兩種巖石不論處于什么狀態(tài)吸水率都不能滿足混凝土的原料要求。④巖石的風(fēng)化水平、軟化效果和吸水率直接影響著人工砂石料的成品率。如果巖石的風(fēng)化水平較高，吸水率較高，那么在經(jīng)過粗磨之后的細(xì)顆粒所占比例也會越大。此時就會導(dǎo)致石粉含量越來越高影響整體的成品率。通過大量的實踐發(fā)現(xiàn)，巖石的吸水率每提高1%，就會使混凝土的強(qiáng)度下降7.1%。

3.2 控制工藝流程

為了保證整體的產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，就必須要重視選擇合適的加工工藝以及正確的設(shè)備類型。對于花崗巖、玄武巖以及砂巖這類硬巖石來說，需要采用全整形工藝進(jìn)行加工。首先應(yīng)該選擇旋回破與圓錐破相結(jié)合的方式，保證制砂工藝的合理使用。可使用立式?jīng)_擊破對中小石料的性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的整形過篩。通過這種方式就能夠使中小石的粒性得到進(jìn)一步的改善，進(jìn)而保證人工砂石的整體產(chǎn)量。在處理石灰?guī)r和白云巖這類中等硬度的巖石的時候，可以首先使用反擊破和立式?jīng)_擊破的方式。通過應(yīng)用這種方式，不僅可以使骨料轉(zhuǎn)運堆存的數(shù)量提升，還能夠進(jìn)一步加大破碎的數(shù)量。因此在進(jìn)行中等硬度甚至是更高硬度的巖石處理時，必須要盡可能選用運轉(zhuǎn)次數(shù)較少、運輸距離較近、功率大的工藝布置。在這一過程當(dāng)中還需要合理地控制高度，保證皮帶機(jī)的運轉(zhuǎn)點被控制在3 m之內(nèi)[6]。

3.3 控制人工砂細(xì)度模數(shù)

通過大量的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，粗砂含量在2.36～4.75 mm范圍之內(nèi)，與細(xì)度模數(shù)可以呈現(xiàn)正比關(guān)系。如果石粉的含量在0.15 mm以下，就會與細(xì)度模數(shù)呈現(xiàn)出反比關(guān)系。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，篩分機(jī)上設(shè)網(wǎng)孔決定了成品粗砂的整體含量。通過進(jìn)行水洗和石粉回收，就能夠使成品砂當(dāng)中的身份含量得到有效的控制。為了能夠保證砂石料的細(xì)度模數(shù)符合相關(guān)的要求，還需要合理地控制棒膜機(jī)的進(jìn)料量和進(jìn)水量。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，必須要保證供料設(shè)備能夠平穩(wěn)的供料，使加工系統(tǒng)能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，只有這樣才能夠保證砂料的各項指標(biāo)穩(wěn)定且符合要求，確保工程能夠符合當(dāng)前施工的基本要求。

3.4 人工砂的含水率控制

人工砂的表面積較大，所以脫水工作很難進(jìn)行。如果人工骨料系統(tǒng)采用濕法生產(chǎn)更是會讓人工骨料這含水量大幅度提升。砂石的含水量直接影響著混凝土的整體使用質(zhì)量。如果砂石的含水量一旦發(fā)生變化，就會導(dǎo)致混凝土的水灰比發(fā)生改變。

目前造成人工砂含水量不容易控制的原因為以下兩點：第一，砂料在成品堆場內(nèi)的滯留時間，沒有辦法滿足脫水需求。第二，脫水的時間和脫水條件較差。為了能夠使砂石的含水量穩(wěn)定，就必須要不斷地進(jìn)行實驗，確定自然脫水時間和合適的脫水條件。

在工程當(dāng)中常采用以下3個措施：第一，為了降低人工砂在入庫時的水分含量，需要先使用脫水篩機(jī)械進(jìn)行脫水。第二，為了能夠使砂的含水量穩(wěn)定，需要建立足夠的砂倉分為三個區(qū)域。在使用的過程當(dāng)中，必須要保證每一個區(qū)域的人工砂堆存量不少于7 d的使用需求。第三，為了保證人工砂的貯存質(zhì)量，需要在成密砂堆場的上層設(shè)置好防雨棚，下層進(jìn)行排水盲溝的設(shè)置。

4 人工砂物料生產(chǎn)技術(shù)及質(zhì)量控制優(yōu)化策略

4.1 開采毛料工藝的優(yōu)化

開采前，有關(guān)工作人員必須對于料源相關(guān)資料有一個全面準(zhǔn)確地認(rèn)識，再根據(jù)料源實際狀況恰當(dāng)?shù)剡x擇有關(guān)開采設(shè)備，確保開采順利進(jìn)行。相關(guān)人員在設(shè)計施工過程中，要嚴(yán)格分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息確保爆破與開采走向正確，盡量避免料源所處斷層與夾層，可以較好地確保毛料采出質(zhì)量。

4.2 完善相關(guān)工藝流程

我國人工砂石料的開采與生產(chǎn)在長期的發(fā)展過程中已形成一套較為完整的工藝流程，所以在工作期間有關(guān)工作人員必須嚴(yán)格按照有關(guān)管理規(guī)制進(jìn)行管理，確保工作行為規(guī)范。在制作時工作人員應(yīng)該將相關(guān)工序的規(guī)范嚴(yán)格把關(guān)，確保人工砂石料制作的品質(zhì)。

5 結(jié)語

在工程項目建設(shè)過程當(dāng)中，砂石骨料的質(zhì)量和成本對于建筑工程的整體經(jīng)濟(jì)效益和施工質(zhì)量影響都非常大。因此在完成砂石骨料的制作之后，需要進(jìn)行加工方案以及設(shè)備型號的選擇。在運輸過程當(dāng)中必須要合理地控制人工砂料的運輸質(zhì)量，使砂石骨料的整體質(zhì)量，以滿足建筑項目的使用需求。只有這樣才能夠保證建筑項目的整體施工質(zhì)量和施工效率，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。相關(guān)的技術(shù)人員必須重視對人工砂石料生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步研究，選擇更加合理的質(zhì)量控制方法來保證人工砂石料的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

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