机制砂生产小结

1、机制砂施工生产小结刘国全 朱永学(中铁隧道集团二处有限公司 北京 101601)摘 要 虽然机制砂在工程中被广泛的使用，但由于各地方的实际情况不同，至今没有一个全国统一的机制砂规范标准。本文结合渝湘高速公路洪酉段g2合同项目中机制砂的生产情况，对重庆地区机制砂的生产过程及控制重点进行简单小结，望能够为后续类似机制砂的生产提供一些帮助。关键词 机制砂 生产 小结1 前言重庆至长沙高速公路洪（安）酉（阳）段项目地处重庆市酉阳县与秀山县境内，全长77.38公里，共设20个合同段，是重庆市重点交通基础设施建设项目。项目施工用砂量较大，但沿线受地理条件限制，各合同段范围内基本无合格天然砂资源。又因重庆地

2、区天然砂质量较差(细度模数低、含泥量高) ，外购天然砂价格过高(四川简阳中砂运抵重庆市价格约为140元/方，湖南岳阳砂运至工地约400元/方)，事必造成混凝土工程的质量和费用都难以控制。为彻底解决混凝土用砂问题，业主经过调研，结合线路经过石灰岩与白云岩，且石材贮量丰富的实际情况，提出使用机制砂配制生产混凝土。由于g2合同项目内主要为隧道工程且围岩以灰岩为主，为控制工程成本，g2项目部自行建立机制砂厂，以解决标段内生产混凝土用砂问题。由于风选砂设备简单，场地要求低，更适合于道路工程临时用砂石料的需要，故项目采用了风选机制砂设备，下面就风选机制砂进行简单小结。2 生产条件分析2.1 原料供应情况机

3、制砂的生产原料为石灰岩。g2合同项目部施工的龙门隧道与青冈隧道合计单洞4214米，开挖方量约39万方，围岩主要为灰岩，物理力学性能均能满足机制砂原料的一般要求，可以满足本合同段工程的施工需要。 2.2 场地条件 合同段内两隧道相距约300米，设计为弃碴场，且场地较平坦，非常适合布设砂厂，可完全满足制砂机械设备布设。2.3供电电力由业主提供的网电就近接入变压器。地方农电可直接入施工现场作为备用电源，可保证电力供应。2.4 供水距砂厂约一百米有一井岗河，河水一年四季不断流，可用水泵把水抽到洞门上方的高压水池作为施工生产用水，满足生产需要。水质经检验符合有关要求。2.5 施工条件砂厂具备充足的技术力

4、量，经理部试验室进行技术指导，全过程监督生产。结合场地条件与工程的总体规模，按多条生产线布置。在弃碴场边缘布设地段布置主要生产机械，为加工区；弃碴场一侧机械上方为原料区；机械下方经过硬化后做为成品堆放区。全厂布置如下图示。2.6 场地雨水排除堆料场地面硬化时设一定坡度，边缘设排水沟，以利场地雨水排除。3 机械设备选型3.1 破碎设备选择及作用本项目采用1200×1400型反击锤式破碎机。反击锤式破碎机的规格以转子的直径乘长度表示，分单转子、双转子两种。反击式破碎机是利用板锤、反击板和料块之间的相互冲击作用对矿石进行破碎的。这种破碎机的生产效率高、破碎比大（可达40甚至更高），结构简单

5、，制造方便，适用于中硬脆性物料的中碎及细碎。使用反击锤式破碎机时候喂料必须均匀控制，物料水分要有一定限制，以免发生堵塞。反击锤式破碎机的反击板及板锤端部之间的距离可以调整，以满足所需的产品粒度。当遇有难于破碎的异物进入破碎腔时，反击板被顶开，而将异物排除，可自动保护设备。另外，板锤及反击板的正反面可以调换使用，降低生产成本。反击锤式破碎机的转子转速决定于板锤所需的圆周速度及所需求的破碎产品粒度。由于该机不设出料粒度的篦条，所以在破碎产品中常夹有少量大块及粗粒，这是它的一个缺点。如果采用制砂机，因为多数制砂机对含水很敏感，当含水率为510时，受线速度和含水量的限制，经过筛分后的回头料中的0.15

6、4.75mm的骨料不容易再次破碎，并且容易造成堵塞抛料头和破碎腔护板，使得产砂率降低和石粉含量偏高。如果采用产砂率较低的制砂机，砂的细度模数偏大，若只用筛分系统来调整细度模数，不能满足制砂工艺要求。3.2 原料输送设备原料输送选用皮带式输送机。皮带输送机是最常用的一种原料输送设备。这是由于皮带输送机输送速度快，而且是连续的，生产率高；它可以沿一定斜度把骨料送到几十米高处；皮带输送机输送平稳，没有噪音，消耗功率小，工作可靠，维修简单，所以是最理想的输送设备之一。把皮带输送机受料部分放在各仓的下方，使骨料从上方靠自重落到皮带输送机上，然后输送到指定地点。 3.3电气设备厂区内设置315kva型变压

7、器一台，全场照明及负荷由低压配电室专用配电屏向生产区放射式供电。主机搭载132kw电机一台，制砂机搭载37kw电机一台， 振动筛搭载15kw电机一台， 喂料机搭载15kw电机一台， 除尘用风机搭载15kw电机一台。每个独立控制单元设置一电压表监视电源电压。对于11kw及以上的电动设备设置电流表监视其运行情况。对3kw及以上的电动机，采用低压断路器的瞬间动脱扣器进行短路保护，采用热继电器进行过载保护。低压配电系统为变压器中性点直接接地的tnc三相线系统，凡配电设备正常工作不应带电的金属壳体、金属线槽、金属穿线管和金属配电盘等均采用保护接零措施，电气设备接零电阻r<4。防雷按三类建筑防雷等级

8、设计，防雷接闪器采用避雷针形式。防雷引线利用土建混凝土柱及剪力墙内钢筋充当；接地体利用建筑基础内钢筋网或安装人工接地体，接地冲击电阻r<30。4 一般技术要求4.1 生产依据4.1.1 机制砂质量标准及检验方法；4.1.2 普通混凝土用砂质量标准及检验方法jgj52-92；4.1.3 建筑用砂gb/t14684-2001；4.1.4 机制砂、混合砂应用技术规程db50/50302004。4.2 生产原则4.2.1 工艺技术要先进、设备选型要合理，运行要可靠。4.2.2 主要生产工艺环节要求机械化程度较高，一般环节以经济实用为主，以尽量减少建设投资。4.3 技术分析4.3.1 机制砂定义

9、由石灰岩或砂岩破碎,经筛分后粒径在4.75mm以下的大小不同的颗粒。4.3.2 母岩的要求用作生产机制砂的岩石应质地坚硬。用于本项目的母岩（石灰岩）的饱和极限抗压强度要求应不小于80mpa(砂岩应不小于55 mpa)，但经试验室七次实测平均值均超过100mpa (具体见下表) 。母岩强度试验方法按建筑用卵石、碎石gb/t14685-2001中的规定执行。表1 母 岩 取 样 结 果 统 计 表试验日期使 用 部 位岩 石 名 称材料来源形状尺寸(mm)单轴抗压平均值(mpa)20060520碎石厂石灰岩龙门隧道洞口立方体505050125.620060722涵洞基础.路基填筑石灰岩龙门隧道洞身

10、弃渣立方体707070115.620060820碎石厂 石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050112.020060922碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050106.620061022碎石厂. 路基填筑石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体707070114.620061117碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050102.220061205碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050124.64.3.3 细度模数及级配设计机制砂的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数应符合以下规定：粗砂：3.73.1中砂：3.02.3细砂：2.21.6机制砂的颗粒级配应处于下表中任何一个区

11、内，除4.75mm和0.60mm外，其他可允许稍有超出分界线，但总量不应大于5%。表2 各区累计筛余量筛孔尺寸(mm)1区2区3区9.50004.7510-010-010-02.3645-2025-010-01.1865-4050-1025-00.6090-6570-4140-160.3095-8592-7085-550.15100-90100-90100-904.3.4 含粉量限制 表3母岩品种石灰岩砂岩混凝土强度等级c40c40c30含粉量（%）5710用砂岩机制砂配置的混凝土强度等级不得超过c30，当有足够的试验依据可以配置c40混凝土。4.3.5 含泥量限制 机制砂中泥块含量不得大于1

12、%，配置c50以上高强混凝土用机制砂不得有泥块存在。4.3.6 碱骨料反应及碱活性 对用于桥梁涵洞等结构物的机制砂，应检验其碱活性，若有潜在危害，且属碱碳酸盐反应时，不应做混凝土集料；且属碱硅酸盐反应时，应采取抑制措施或限制使用。4.3.7 有害物的限制 机制砂中的轻物质、云母、有机质、炭化物及碳酸盐等有害物质含量应满足下表规定: 表4项目质量指标云母含量（按重量计%）2轻物质含量（按重量计%）1硫化物及硫酸盐含量（折算成so3按重量计%）1有机物含量颜色不应深于标准色，如深于，按水泥胶砂强度试验方法进行对比试验，抗压强度不应低于0.95。如果混凝土在工程中有抗渗、抗冻的要求，则云母含量不应大

13、于1%。5 生产工艺根据业主提出的要求，结合本标段原料实际情况，确定初步的工艺设计方案为半干式生产工艺。采用此方案的好处在于：建设初期投资费用少，砂石回收利用率高，运行成本低。制砂料源：利用龙门隧道洞渣作原料；采用立轴式制砂机配合砂石回收，对环境污染小；制砂过程中加强了防尘处理，采取的具体措施是：用风机抽出含尘气体至降尘房然后通过布袋除走。在实际生产中产生的扬尘较少,除尘效果良好,有效的减少环境污染并除去机制砂中的部分石粉，机制砂的粉尘含量完全控制在规范要求范围内。根据重庆市建筑科学研究院2006年10月12日受业主北方公司的委托，对渝湘高速公路洪酉段g合同段已建成投产的三个标段机制砂厂进行抽

14、样，抽样结果表列如下： 表5标段项目g2标g3标g7标石粉含量6.816.514.4实践证明本标段机制砂合格的原因主要是采用了除尘设备进行了除尘处理，而其他标段没有此项设备。可以这样说：只要除尘设备运行正常，石粉含量就一定可以控制在规范要求的范围内。5.1 工艺流程毛 料石料仓（碎石）石料仓（米石）振动筛一级破碎半成品（筛余）二级破碎预分选（除去巨块）砂仓（砂）机制砂工艺流程主要由石灰石经初破碎、细破碎和筛分等工序组成。破碎采用二级破碎，其中一级采用开路系统，二级采用闭路系统。破碎设备的工作原理是冲击（反击式破碎机）机械作用的外力，使大块物料产生应力及形变，从而导致破裂。工艺流程图见下图。5.

15、1.1 破碎工序破碎工序及设备选型由物料的一般技术特性决定，主要是物料粒度及破碎比，以及岩石强度与硬度系数。根据我标段原料情况及破碎后处理物料粒度的不同，破碎作业大致可分二级破碎。一级破碎：粗碎是砂石加工第一道工序，进场石灰石堆放在料场内，用装载机送入投料仓，然后经喂料机均匀喂入破碎机进行破碎。一级破碎工序主要控制毛料的粒径、含泥量是否超标，同时毛料不允许含有泥块和泥结石。毛料的粒径过大，超过破碎机最大允许粒径，会造成破碎机堵塞，从而影响产量，需要停机把超径石破碎后才能正常生产；如果粒径过小，会使得加工的产品级配不好，不能满足成品生产需要；毛料含有的泥块及泥结石，被破碎分散在半成品中，筛分机无

16、法将其处理干净，这些泥块和泥结石就进入成品中，严重影响砂石质量。如果含泥量大于15时，最好在一级破碎的棒条喂料机下加一个筛分，这部分料用皮带机送到弃料仓处理。这样既不造成毛料浪费，同时又可以确保半成品的质量。经过筛分后的一级破碎产品可生产出米石、碎石、少量砂。二级破碎主要处理筛分后的半成品。半成品仓中已经过破碎的石灰石再通过物料输送设备进入砂机进行破碎。破碎后的半成品再次经过筛分，通过调整筛孔达到检验合格后主要生产出机砂。若成品的石粉泥含量超标，要检查除尘设备是否出了问题；若成品的粒径超标，要检验筛孔孔径是否变形，喂料量是否过大造成透砂效率降低。为了避免骨料在输送带出料处冲击立柱被破碎，在输送

17、带出料处应装上柔性皮带，骨料得到缓冲，减小了骨料的冲击力，骨料不易被击碎。5.1.2 筛分工序选用振动筛进行筛分，得到四种粒度范围不同的粗细骨料。半干式工艺必须要解决含泥量及骨料裹粉问题。粗碎石经半干式生产形成半成品，半成品经过筛分、细碎及再筛分工艺，产出成品机制砂石料。预筛分：主要控制半成品的进料量、大石的超粒径、粉尘含量、泥块含量。大石的质量取决于筛网的孔径、水的冲洗压力及冲水时间、半成品的质量。大石的粒径除了取决于筛孔孔径外，还取决于进料量。当进料量超过了最大处理能力时，大石的粒径就会超标。筛分：采用振动筛，其中5-31.5mm的石料由皮带输送机送入成品碎石仓；4.750.15mm的料由

18、皮带输送机送入制砂仓。筛网应选用耐磨的材质（如：聚氨脂筛网）。5.1.3 成品储存成品料仓需有一定的容积存储成品，以能满足应急用料储备。由于进成品料仓的输送皮带与仓间之间存在一定高差，粗骨料下落时会被击碎，砂在下落时候大粒径与小粒径会分离，导致了料仓里骨料的质量不稳定。为了使成品质量稳定，可以安装缓降设备，粗集料下落时速度被减缓，保证了粗集料不被破碎，砂下落不会产生分离，保证了成品的质量稳定，同时也控制了砂下落扬尘。成品中附带的杂物也经常派人清拣干净，带有污染物的车辆禁止进入料仓内。6 环境保护机制砂生产过程对环境造成影响的主要是粉尘，其次是噪声。如下图是正在生产中的砂厂，扬尘控制已基本降到最

19、小。如下图示。6.1 粉尘治理机制砂生产从石灰石进厂，破碎到筛分，以及储存输送过程中都将产生一些粉尘，本工程采取如下主要防护措施：6.1.1 进行工艺设计时，在满足工艺的前提下，尽量减少生产环节以减少扬尘点；6.1.2 尽量减少物料输送转运之间的落差，减少扬尘量；6.1.3 破碎机、输送带等尽量封闭减少敝露面，以减少扬尘；6.1.4 在主要扬尘的设备处（破碎主机出料口）设置一台抽风机，接400mmpvc管引入除尘室后，再用布袋除尘。如上图示。6.1.5 在一级破碎进料口处采用人工适当洒水降低粉尘；6.2 噪声控制噪声主要是反击锤式破碎机和振动筛等所产生的。场地选址时尽量远离居民区靠近施工现场，

20、施工时尽量避开工人及附近居民休息时间进行生产。7 机制砂生产质量控制注意事项机制砂的三大质控指标必须特别关注：粉尘含量、压碎指标值、细度模数。机制砂在生产过程中，不可避免地附带有少量粒径小于0.075mm的石粉。按天然砂质量标准，小于0.075mm颗粒的称为泥，而对泥的含量限制是非常严格的。机制砂中的石粉含量与泥不同，大量试验研究与工程应用实践表明：机制砂中的石粉，在一定程度上改善机制砂混凝土保水性、粘聚性、和抗离析性能，较明显改善混凝土的空隙特征和浆-集料界面结构，并能具有一定的微集料填充效果，对于低标号混凝土而言适当石粉存在可提高混凝土的强度和抗渗性。机制砂中适量石粉在一定程度上改善了混凝

21、土的工作性能，尤其在低强度等级混凝土中有较好的效果。但石粉含量较高时，对配制高强度混凝土的强度则有不利影响。经试验表时当石粉含量大于12%，干缩率迅速增大，对混凝土抗裂性能有较大影响。目前，重庆地区多数专业机制砂厂工艺配套已完成，业主北方公司联合重庆建筑科学研究院，结合洪酉项目特点，经过试验，提出将机制砂石粉含量控制在7%以内。压碎指标值是指机制砂在外力作用下抵抗破坏的能力，是间接表达机制砂坚固性的一个重要指标。压碎指标值直接影响所配制混凝土的强度，特别对于高强混凝土的影响最大。试验发现，母岩强度与压碎指标值密切相关，当母岩强度较差时，其生产的机制砂压碎指标值较大。目前重庆地区的厂家生产的机制

22、砂颗粒形状较好，加之所采用母岩强度高，压碎指标值一般稳定在15%25%范围内。此外，针片状含量多的产品一般均为石屑，其压碎指标值一般大于30%，这些石屑与机制砂有一个比较明显的界线，虽然也可以作为混凝土细集料使用，但只可限制在强度等级较低的混凝土或砂浆中使用。机制砂在生产过程中，有些为了能除去大部分石粉，往往将0.30mm以下颗粒清除了大部分，从而造成机制砂颗粒级配不好，细度模数偏大的问题。加之机制砂棱角多，表面粗糙，流动性比河砂混凝土差，且塌落度损失较大，在配制低塑性混凝土及干硬性混凝土时，可单独使用机制砂，但机制砂配制泵送混凝土很难满足其工作性要求，一般严格控制机制砂的细度模数，最好是3.3以下。重庆地区工程中另一解决办法是将机制砂与特细砂按比例混合配制成复合砂，适当降低成本。同时机制砂在运输和堆放过程中，一定要与泥土或其他粉状物隔离，防止混入杂质。8 生产中的注意事项8.1 随时注意除尘设备运行是否正常，如不正常则生产出来的机制砂粉尘含量必然超标。8.2 经常检查震动筛筛网是否完好，如有破损，则生产出来的机制砂细度模数就会增大。 8.3 设专人值班注意所有机械设备运转情况