目前，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全國每年砂石骨料用量達(dá)200億t，市場需求量巨大。長期以來，建筑用砂主要來源于河道采砂和機(jī)制砂，河道采砂造成砂石資源枯竭、水源污染，易引發(fā)河堤安全等各種問題。

    為解決天然河砂資源短缺、市場上劣質(zhì)機(jī)制砂質(zhì)量無法滿足鐵路高性能混凝土用砂需求的問題，本文分享貴州某鐵路建設(shè)項(xiàng)目中高品質(zhì)機(jī)制砂生產(chǎn)技術(shù)研究案例，推進(jìn)高品質(zhì)機(jī)制砂在鐵路工程特別是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中的應(yīng)用。

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目前，貴州市場上的機(jī)制砂受巖石材質(zhì)和生產(chǎn)工藝影響，普遍存在級配不良、石粉含量超標(biāo)、顆粒棱角多等質(zhì)量問題，對混凝土性能影響較大。

一是機(jī)制砂級配呈現(xiàn)“兩頭多中間少”的特點(diǎn)，其中粒徑大于2.360mm顆粒篩余量高達(dá)40％，粒徑小于0.075mm顆粒篩余量高達(dá)15％以上，級配不良造成骨料間空隙率大，混凝土強(qiáng)度和工作性能差。

二是石粉含量過高，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、加大收縮變形等質(zhì)量問題。

三是顆粒棱角多，在同等漿體用量下，機(jī)制砂混凝土比顆粒圓潤的河砂混凝土和易性、流動性和密實(shí)度差。

圍繞機(jī)制砂主要質(zhì)量問題，重點(diǎn)從優(yōu)選礦山、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護(hù)等方面構(gòu)建高品質(zhì)機(jī)制砂生產(chǎn)和質(zhì)量環(huán)保控制體系。

2.1 優(yōu)選礦山

母巖質(zhì)量的優(yōu)劣從源頭上決定了機(jī)制砂的質(zhì)量。在砂場礦山選擇上應(yīng)做好勘察工作，選擇覆蓋土層薄、夾層含泥較少、母巖強(qiáng)度高以及巖石整體性好的礦山。

母巖不應(yīng)具有潛在堿—集料反應(yīng)活性，宜使用潔凈、質(zhì)地堅(jiān)硬、無軟弱顆粒及無風(fēng)化石的石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、玄武巖等。

貴州省地表露出的地層巖性主要以石灰?guī)r為主，在西部分布有一定的玄武巖，東南分布有淺變質(zhì)巖，機(jī)制砂石料源豐富。

在鐵路砂石礦山選擇上應(yīng)遵循優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則，設(shè)立質(zhì)檢隊(duì)對砂石料源進(jìn)行勘探、檢測、分析，選定了覆土層淺、可采儲量大于設(shè)計(jì)需要量1.5倍的某礦山。該礦山以砂質(zhì)灰?guī)r為主，儲量達(dá)500萬t。

2.2 “5S”高品質(zhì)砂石骨料加工工藝

貴州市場上的機(jī)制砂大多采用“2次破碎+篩分”的生產(chǎn)工藝，缺乏對骨料級配的調(diào)整、石粉含量及粒形的控制。針對上述問題，通過改進(jìn)工藝，采用“雙脫泥、雙反擊、雙沖擊、雙循環(huán)、雙選粉”5S高品質(zhì)砂石骨料加工工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量合格、性能穩(wěn)定；通過風(fēng)選除塵、半成品及成品料倉封閉、廢料再利用措施，解決傳統(tǒng)工藝粉塵、水污染和廢料處理問題。

1）5級破碎、2次整形

首先采用鄂式破碎機(jī)以擠壓方式對母巖進(jìn)行第1次預(yù)破碎(粗碎)，減小母巖直徑，減輕反擊破碎機(jī)生產(chǎn)壓力；

然后用反擊破碎機(jī)以拋石撞擊方式對母料進(jìn)行第2次破碎(中碎)，使鄂破產(chǎn)生的骨料微裂紋進(jìn)一步發(fā)展，最終骨料從微裂紋處再次破碎，完成對骨料的第2次破碎和第1次整形；

最后采用立軸沖擊破碎機(jī)以“石打石”或“石打鐵”方式對骨料進(jìn)行第3次破碎(細(xì)碎)和第2次整形。

2）二次脫泥

在粗碎前采用棒條給料機(jī)加脫泥篩把粒徑小于30mm的母巖及泥土進(jìn)行第1次脫泥處理，在中碎前對粒徑小于10mm的骨料進(jìn)行第2次脫泥處理，除去骨料中泥土和石屑，保證骨料MB值小于0.5。

3）級配調(diào)整

在中碎和細(xì)碎階段均設(shè)有循環(huán)篩分系統(tǒng)，可以通過GSP調(diào)節(jié)料倉使部分骨料通過循環(huán)系統(tǒng)返回重新破碎成更小粒徑顆粒，根據(jù)需要調(diào)整不同粒徑骨料生產(chǎn)比例，再通過風(fēng)選控粉調(diào)整小顆粒含量，解決級配“兩頭多中間少”的問題。

4）風(fēng)選控粉

細(xì)碎后的骨料先進(jìn)行1次重力風(fēng)選控粉，將石粉含量控制在10％左右，在成品砂進(jìn)入料倉前，根據(jù)需要調(diào)整風(fēng)選機(jī)抽取石粉的風(fēng)壓再次調(diào)整石粉含量，滿足不同強(qiáng)度混凝土對機(jī)制砂石粉含量的要求。

5）自動加濕

在風(fēng)選工序完成后對機(jī)制砂成品自動加濕，將機(jī)制砂含水率控制在2.5％～3.5％。穩(wěn)定的含水率便于混凝土生產(chǎn)及質(zhì)量控制，可有效避免生產(chǎn)、運(yùn)輸過程揚(yáng)塵，防止在裝卸和運(yùn)輸中造成骨料離析。

在礦山開采方面，按照綠色礦山的建設(shè)要求做好環(huán)境保護(hù)、恢復(fù)與治理、復(fù)綠復(fù)墾、節(jié)能減排、水土保持、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防等工作。

在爆破過程中采用噴霧或水袋覆蓋的方式進(jìn)行粉塵控制。

在生產(chǎn)設(shè)備選型方面，選擇降噪性能優(yōu)越、產(chǎn)生粉塵少的破碎、篩分設(shè)備。

在除塵工藝設(shè)計(jì)與布局方面，每個(gè)產(chǎn)生粉塵的部位均設(shè)置吸塵裝置，再采用箱式與V型除塵機(jī)進(jìn)行集中除塵，半成品及成品料倉用彩鋼瓦進(jìn)行全封閉隔離。

廢料再利用方面，將2次脫出的泥石再進(jìn)行分離，將石料進(jìn)行二次加工用做路基填料及混凝土磚原料，泥單獨(dú)堆放用作后期植被恢復(fù)，以此提高材料利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益，減少廢渣存放占用土地，減小廢渣堆載安全隱患。

面對天然河砂資源日漸枯竭，市場上劣質(zhì)機(jī)制砂質(zhì)量無法滿足鐵路工程高性能混凝土用砂要求的突出問題，可在鐵路沿線選擇礦山或利用隧道棄渣就地生產(chǎn)高品質(zhì)機(jī)制砂替代短缺的河砂用于項(xiàng)目建設(shè)，既可大幅降低建設(shè)成本，又可減少棄渣對環(huán)境的影響，極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。

面對天然河砂資源日漸枯竭，市場上劣質(zhì)機(jī)制砂質(zhì)量無法滿足鐵路工程高性能混凝土用砂要求的突出問題，可在鐵路沿線選擇礦山或利用隧道棄渣就地生產(chǎn)高品質(zhì)機(jī)制砂替代短缺的河砂用于項(xiàng)目建設(shè)，既可大幅降低建設(shè)成本，又可減少棄渣對環(huán)境的影響，極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。