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从制砂机设备谈机制砂的质量

发布日期:2019-02-27  来源:www.dhposuiji.com

1、制砂机和河砂的现状

目前社会上的制砂机性能良莠不齐,优质的机制砂生产线设备价格较高,个体机制砂供应商为追求利润最大化无力或不愿投资。很多小型作坊式机制砂厂的工艺设备非常简单,主要包括:集料斗、输送带、滚筒筛、吸尘器,更有甚者,连吸尘器都没有,直接用水将土和石粉冲走,废弃物堵塞河道,污染环境。这样的制砂机只是简单地将5mm以下的石子生产、分离出来作为机制砂出售,粒型很差,多是针片状的石屑,不能作为人工砂单独使用。取这种制砂机生产的机制砂样品进行筛分,结果见表1。

表1机制砂样品筛分结果

样品编号机制砂材质累计筛余百分率(%)细度模数0.3mm筛通过百分率
4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm筛底
1#花岗岩024.753.675.088.697.299.93.411.4
2#石灰岩0.420.453.274.987.594.6100.03.312.5

泵送混凝土适宜用中砂,对0.3mm筛通过百分率规定不宜低于15%。而这两种样品均属于粗砂,且0.3mm筛通过百分率均较小,并且粒型很差。用这种砂拌制的混凝土粘聚性差、易离析,如用于泵送混凝土则极易引起堵泵、爆管等事故。

图1河砂与机制砂筛分曲线比较

由于河砂的过度开采,优质的河砂资源已经很少,很多河流限制开采,细度模数达到要求的天然河砂含泥量往往超出标准要求。而为了降低含泥量,采取多次水洗的河砂因为顺便冲走了河砂中的小颗粒而使河砂偏粗,表2是两种河砂样品的筛分结果。4种样品筛分曲线见图1。其中4#样品为生产的合格机制砂,筛分结果见表3。

表2河砂样品筛分结果

样品编号累计筛余百分率(%)细度模数含泥量(%)
4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm筛底
1#3.012.035.560.381.298.099.92.85.4
2#5.224.645.271.592.698.6100.03.21.0

表3机制砂样品筛分结果

样品编号机制砂材质累计筛余百分率(%)细度模数0.3mm筛通过百分率
4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm筛底
3#石灰岩056.691.899.499.999.9100.04.50.1
4#石灰岩015.742.861.577.087.099.22.823.0
5#石灰岩010.337.757.773.685.899.42.726.4

2、制砂机生产工艺流程

某某公司采用全国先进的制砂机生产设备,对潍坊地区的5-10mm石灰岩颗粒进行冲击整形,生产出了近乎圆形的机制砂。生产工艺流程见图2。5-10mm的石灰岩小石子从集料斗通过输送带进入制砂机,进入制砂机的小石子被分成两股高速石子流,一股垂直向下,另一股水平高速旋出。

图2制砂机生产工艺流程

在制砂机内两股石子流发生两种作用:(1)石子流互相高速碰撞摩擦;(2)石子流与制砂机内壁上的衬板碰撞研磨。

小石子发生三个变化:①大石屑破碎变小;②石屑棱角被磨圆,针片状颗粒消失;③在研磨碰撞的过程中产生石粉。

整形处理后的石屑经过振动筛、砂石粉分离机、吸尘器,最后成为干燥机制砂。为防止从输送带输出的机制砂大小颗粒产生离析,在拌湿机中加入3%-4%的水,然后输出合格均匀的优质机制砂。

3、机制砂质量控制方法

试生产时,振动筛上筛网的筛眼为5.0mm,生产出的机制砂细度模数很高,并且0.3mm筛通过百分率较低,唯一的优点是粒型接近圆形,见表3中的3#样品。通过分析认为首先应该降低较大筛孔的筛余才能将细度模数降下来,将筛眼换成3.5mm,机制砂的细度模数控制在了2.8左右,且0.3mm的标准筛通过百分率大于15%,非常适宜于制作泵送混凝土,见表3中4#样品。在砂石粉分离机中,调整旋粉机的转速,根据混凝土标号控制机制砂的石粉含量。

随着生产时间的延长,表3中5#样品的细度模数下降0.1,又经过一段时间机制砂的细度模数已降到2.4左右。分析导致机制砂细度模数不断下降原因:打开振动筛上盖,发现振动筛的筛眼上粘附上了一层石灰石粉,经过清理后,机制砂细度模数又恢复到了2.8左右。因为石粉含有一定水分,潮湿的石灰石粉不断粘附筛眼。在以后的生产中,严格控制了5-10mm小石子的含泥量和含水率,使用干燥的原材料,已基本稳定住了机制砂的质量。机制砂中的石粉比表面积在360m2/kg以上,与普通水泥的比表面积基本相同,亦可作为混凝土的一种填料,特别对低标号泵送混凝土而言,大大提高了混凝土的和易性,改善了泵送性能。

4、机制砂混凝土性能

机制砂的比表面积要比河砂大,故在配制相同强度等级的混凝土时,机制砂混凝土的胶凝材料总量宜在河砂混凝土胶凝材料总量的基础上适当提高,用水量也需同时提高。虽然生产的机制砂颗粒已近乎圆形,但表面仍比天然河砂粗糙,故为增加混凝土的流动性,需比河砂增加2%-3%的砂率。表4是机制砂与河砂混凝土配合比及强度和工作性能比较。机制砂与河砂混凝土强度曲线见图3。

3_副本.png

表4机制砂与河砂混凝土配合比及性能比较

混凝土强度等级砂类别混凝土材料用量(kg/m3)坍落度(mm)强度(MPa)
水泥煤灰碎石泵送剂3d7d
C15机制砂1601709459461806.6  2207.611.321.9
C15河砂17714388510001806.4 2206.812.820.7
C20机制砂2101309409401807.1 21011.117.228.8
C20河砂20911688010001806.5 2209.815.824.8
C25机制砂2501109149521787.9 21017.424.439
C25河砂24710685710101807.4 22012.722.730.4
C30机制砂3101008719441809.2 22020.528.342.6
C30河砂30710278110301729 22017.829.336.2

水泥为P.O42.5,煤灰为Ⅱ级,河砂机制砂的细度模数均为2.8,泵送剂为萘系液体减水剂,含固量38%。从试验室的试验数据看,机制砂混凝土的和易性与河砂混凝土相同的情况下,其28d龄期强度远远超出河砂混凝土强度;并且机制砂混凝土的粘聚性和保水性均超过河砂混凝土。参照目前原材料价格,以配置强度等级为C30的混凝土为例,其试配强度为38.2MPa,C30河砂混凝土的成本为207元,其强度还未达到C30试配强度要求;C30机制砂混凝土成本为209元,其强度远远超出试配强度要求,已接近C35混凝土的强度等级,而C25机制砂混凝土成本为195元,但其强度却达到了C30混凝土强度等级的要求。所以配制相同强度等级的混凝土,机制砂混凝土用比河砂混凝土较少的胶凝材料就能达到较高的强度,从而节省胶凝材料降低了成本。

5、工程应用

机制砂质量稳定应用过程中,与纯天然砂混凝土相比,在胶凝材料等量的情况下,混凝土和易性良好,同龄期混凝土强度河砂配制的混凝土。特别是在潍坊滨海区渤海路二号桥现浇梁C60防腐高性能混凝土工程中,由于细度模数达到要求的天然河砂含泥量超出高性能混凝土小于等于1%的要求,而为了降低含泥量采取多次水洗的河砂,因为顺便冲走了河砂中的小颗粒而使河砂偏粗。全部使用机制砂代替河砂配制高性能混凝土,混凝土和易性优良,强度完全满足设计要求,并且达到了耐久性设计要求。

6、结语

(1)不同制砂机生产的机制砂质量差别较大,选择正规厂家的制砂机设备是保证机制砂质量的首要条件。

(2)在生产机制砂过程中要严把原材料质量关,控制好原材料的含泥量和含水率。在机制砂生产过程中还要经常检测机制砂的指标以控制机制砂的质量。

(3)通过对混凝土配合比的调整,在不增加混凝土成本的情况下,机制砂混凝土的和易性和强度要超出河砂混凝土。

(4)机制砂质量可控,为优质混凝土的生产提供了稳定的原材料。