商品混凝土中机制砂的机制砂生产的应用

赵 磊

(湖南株洲南方新材料科技有限公司荷塘分公司 湖南 株洲 412000)

一、机制砂及机制砂混凝土的基本特点

当前时期，许昌地区砂石资源极度紧缺，且价格昂贵。目前市场上最常见的禹州、郏县、宝丰水洗机制砂存在着价格高，含泥量大，含水量不稳定等种种不良因素，造成混凝土出厂质量把控难度极大。市面上水洗机制砂细度模数一般在3.0～3.9，含泥量在10%～20%，普遍存在颗粒偏粗，颗粒分布是两头多中间少，即粗颗粒(2.36mm以上)和细颗粒(0.15mm以下)较多，中间颗粒(尤其是1.18～0.3mm之间)较少。

(一)机制砂具备的优点

利用机制砂对混凝土进行配置的优点包括：①使用工厂化的方式进行生产，在质量方面可以得到很好的保证，也可以从相应的选材以及破碎等工艺流程方面建立具体的质量监控体系，从而混凝土质量可以得到良好的保障。②物理力学的性能比较良好。在生产机制砂的过程中可以选择一些硬质的岩石，不可以选择软质以及有过风化痕迹的岩石。与此同时，相应的含泥(块)量可以由人工进行筛选，这样就可以对其进行良好的控制，进而生产出高强度的混凝土。③机制砂的颗粒级配、细度模数可以调整。可以根据工程的需要，结合母材的特点和混凝土的要求，对于机制砂的具体细度模数以及颗粒级配进行调整。在调整的过程中主要通过相应的破碎设备以及工艺流程的具体选择来实现。

(二)机制砂具备的缺点

①天然砂颗粒在外观方面比较浑圆，表面非常光滑。天然中砂的细度模数为2.6～3.0，级配比较好，这样对于混凝土的工作性能来讲非常的有利。②机制砂当中一般含有石粉。石粉以及泥的粒径通常都小于0.075mm，因为其中的成分不同，在细度方面相差比较大。泥颗粒一般都小于0.016mm，而相应的石粉颗粒为0.016～0.075mm。通常来说，泥在砂的表面进行吸附，对于砂以及水泥之间的粘结起到严重的阻碍作用。面对这种情况可以使用适量的石粉在水泥以及细砂的空隙之间进行填充，这样可以很好地增强机制砂混凝土的具体工作性能。

二、机制砂及机制砂混凝土应用的基本概述

(一)应用影响剖析

1.混凝土工作性能剖析

与传统混凝土相比，机制砂混凝土在一定程度上材料特性差异较大，粒径在75μm以下的石粉含量控制在10%，与传统混凝土应用效能相比，机制砂混凝土的使用能有效地调控混凝土集料，在降低骨料需水量的同时，还保障了工程整体性能，为预期施工作业目标的达成奠定了良好基础。

2.混凝土抗性影响剖析

相比传统天然砂混凝土，机制砂混凝土在使用过程中，石粉能发生水化反应，由此在洗出晶体的同时，还极大地降低了工程施工作业成本，为预期施工目标的达成奠定了良好基础。与此同时机制砂中的石灰石粉细度越大，活性效应越明显，通过增大机制砂细度，能在不断提高混凝土抗性强度的同时，保证混凝土结构的耐久性。

3.体积稳定性影响剖析

在弹性模量方面，机制砂混凝土远高于天然砂混凝土，究其原因主要是因为在砂浆中，机制砂可充当骨架，由此在稳定水泥石的同时，能增大粘结度，规避粘结面孔隙产生的同时，增强了水泥石强度，但不可否认的是，并非机制砂含量越高体积越稳定，通常来讲当石粉含量为12%时，机制砂混凝土的收缩率最大，超过12%时干缩率有所减少。

(二)应用问题剖析

由于水洗机制砂的级配差，无法满足《建筑用砂》中级配2区的技术指标，如果按现行配制参数生产全机制砂混凝土和易性会不好，易于离析泌水，难以满足泵送混凝土要求。同时由于水洗机制砂表面粗糙，棱角多，且石粉含量普遍较高，从而导致机制砂混凝土和易性较易出现极端情况。

(三)优化对策剖析

根据其特点，经过大量的试配，现在混凝土公司基本的做法是：将市面上存在的水洗机制砂与特细砂(天然细砂细度模数0.4～0.9，含泥量5%～7%，泥块含量在1%～3%)联合按质量比例(水洗机制砂：细砂比例大致为1：1～4：1之间)应用于混凝土实际生产中。就目前来看，在现阶段机制砂以及机制砂混凝土应用率以及应用范畴持续增加的新市场经济常态下，为从根本上确保应用效益的最大化发挥，基层产业机构和相关部门，还需做好如下工作，即：

1.提高对机制砂中石粉含量的关注度

通过上述分析可知，在当前机制砂以及机制砂混凝土应用过程中，石粉量对于应用性能的影响力是十分巨大的，根据大量调研数据分析可了解到，机制砂中的石粉粒径一般在是泥粒径的四倍，适量的石粉在提高混凝土作业性能的基础上，还有效地提高了工程施工质量，在进行选择时，为确保预期施工作业目标的达成，施工单位要尽量选择含量在石粉含量4%～8%之间的机制砂。

2.调整对混凝土配合比设计的思路

与天然砂相比，机制砂的配置方案与其存在显著不同，而为了从根本上提高工程整体施工质量和施工效益，在进行配合比设计过程中，施工单位需尽量将水灰比放大0.05，以此在提高混凝土强度的基础上，保障工程施工质量。在配置作业过程中，基层产业机构和相关部门还必须全面了解全面的了解各个成分的性能以及作用，由此在保证方案设计合理性、科学性和有效性的同时，推动产业的进一步发展。

3.不断优化工程施工作业工艺

机制砂的生产方式是多种多样的，因此也导致了不同区域机制砂粒级、颗粒形状以及石粉含量各不相同，在工程施工作业过程中，为确保预期施工作业目标的达成，施工单位工作人员需根据当地机制砂特点，采取适合的制备方式，以此在确保混凝土制备质量的同时，为预期施工目标的达成创造良好条件。

三、工艺流程

(一)破碎整形系统

制砂所用原材料通过皮带机投入至RV制砂机中，对物料进行冲击+碾压破碎，破碎的同时兼具整形。

(二)风选分级系统

破碎整形的半成品通过提升机垂直提升至复合式选粉机中进行选粉和初步分级，将≤0.075mm的石粉分离出来，同时分离出0.075mm～0.6mm细颗粒，而>2mm的半成品直接通过V选机排料口排出进入筛分分级系统，分离出的≤0.075mm石粉直接进入储存运输系统中的粉罐中进行储存，0.075mm～0.6mm细颗粒根据成品砂级配的需要与筛分出来的物料进行合理掺配，使成品砂达到合理的级配，同时，根据掺配量还可以调整成品砂的细度模数。

(三)筛分分级系统

选粉分级过程中从V选机中排出的半成品进入振动筛中进行筛分分级，分离出<3.5mm(在实际生产过程中为了提升筛分效率，一般会将此档物料分级成多档，然后再进行混合)和>3.5mm三组分物料，<3.5mm物料与风选分级出来的0.075mm～2mm进行合理掺配后作为高品质成品砂输送至储存运输系统中的成品砂仓进行储存，而>3.5mm物料返回破碎整形系统中进行再次破碎整形，往复循环。

(四)集中收尘系统

生产系统中所有易产生扬尘的地方均设置负压收尘点，通过除尘器进行集中收尘，收集的石粉直接输送至储存运输系统中的粉罐中进行储存。

(五)储存装车系统

储存系统设置了成品砂仓和粉仓，成品砂仓下方配置一台散装机，加湿后的成品砂通过散装机装车。粉仓除尘的石粉通过石粉散装机装车。

(六)加湿系统

成品砂仓下方配置一台加湿机用于装车前对成品砂按一定比例与水混合均匀，保持饱和面干状态，可以有效防止落料过程中的扬尘和成品砂的离析，加湿后的成品砂也有益于混凝土配合比的稳定性。

(七)钢构集成系统

本系统是将大部分主机设备放置在一套立体钢结构楼内，物料通过一次提升后，利用自重自流进入各个工艺环节，大大降低物料输送能耗，整个楼体全部采用夹心泡沫板进行封闭，杜绝设备异常情况下粉尘无组织排放，同时隔绝设备及物料在输送过程中的噪音。

(八)智能控制系统

控制系统由现场信号采集监控单元、远程集中控制单元、高低压配电单元组成，将现场各模块的工作信号由总线传递给远程控制室，经后台系统分析后形成人机交互信息，操作人员在控制界面上能清晰地了解各模块的工作情况，并对各模块进行远程操作。

四、全机制砂试配情况以及突出问题

在当前原材料形式和市场价格情况下，根据使用我公司建材机制砂(干法制砂)试配和实际使用情况来看，通过新型规范、规模化产出的机制砂具有以下特点：规模生产，成本低廉；含粉可控，不含泥、不含水以及混凝土状态良好，成型后强度高，且有较大的降低粉料成本潜力。经大量调研数据分析可知，配制的全机制砂混凝土的工作性、收缩变形性能与同配比天然中砂混凝土的工作性相差不大，混凝土力学性能、抗渗性能和抗碳化性能略优于市面水洗机制砂混凝土。因此使用机制砂(水洗机制砂或干法制机制砂)来生产预拌混凝土是完全可行的。近年来一些集团公司先后投入的环保干法机制砂生产线，虽能够生产出满足要求的混凝土用砂，然而由于市场竞争因素的影响，制出的机制砂品质虽优于水洗机制砂，却无法满足全机制砂生产混凝土的需要等问题的存在，导致工程整体施工质量难以取得预期施工作业目标，工程整体施工效益也由此受到了一定影响。

五、结语

简而言之，随着近年来城乡一体化建设进程的不断加快，工程项目规模和数量在持续增加的同时，为达到预期的施工作业目标，将机制砂以及机制砂混凝土应用到工程施工作业中，是现阶段推动国民经济进一步发展的重要战略手段，也是行业未来发展的必然趋势，虽然就目前来看，符合或者接近使用标准的机制砂几乎不存在，加之与机制砂联合使用的细砂、特细砂的缺乏，给现今的混凝土用砂造成极大的困难，为此除了迫切希望政府通过相关政策鼓励和引导及行业部门监管，逐步改变现状，为预拌混凝土用砂(全机制砂生产)创造有利条件外，基层产业机构和相关主管部门也需建立系统化研究体系，为机制砂在混凝土行业中应用效益的最大化发挥奠定良好基础。