浅析高速公路混凝土中机制砂加工方法比选及应用

唐 远

(中交二公局东萌工程有限公司，陕西 西安 710005)

1 机制砂应用的重要性

近些年国家对非再生性资源的保护越来越重视，极大地控制不可再生资源的开采和使用。对于混凝土中最基本的组成部分——天然砂，国家对其开采管理极为严格，坚决杜绝了私自开采、过量开采，这避免了因乱开乱采导致危及生态环境的情况，避免了因过度开采引发地质改变造成的生态灾难。但对于基建行业，最基础建筑材料——天然砂的供应不足和以次充好已危及到了建设的速度与质量，寻找能替代天然砂参配到混凝土中的新砂源迫在眉睫。通过对机制砂的开发和推广使用，可根本解决基建行业的使用需求，从而在稳定保证建设速度与质量的同时，又能降低天然砂的开采，保护生态环境和生存环境的质量。

机制砂的使用是我高速公路行业发展的趋势，从大的方面根本解决了天然开采对环境的污染，并有效解决了废弃物质再次利用问题,利国利民；从施工项目层面来说，在保障施工质量的前提下，可以有效降低施工成本，特别是近年来，大部分地区限制开采天然矿料，河砂价格一路飙升，且有价无货，有的项目因天然砂断货影响正常施工。

2 机制砂加工方法

不同的加工方法，所获得的机制砂是不相同的，通过数据调查与研究，将机制砂按加工方式难易大致分为机口砂、普通机制砂、高品质机制砂，国内目前加工机制砂的工艺多数采用三级破碎；即粗碎(一破)、中碎(二破)和制砂机破碎(三破)。在三级破碎中使用的破碎机类型和组合顺序也是不同的，在粗碎(一破)通常会采用颚式破碎机，中碎(二破)较多情况选择反击式破碎机，冲击式破碎机一般使用在制砂机破碎(三破)上。

通过特定工艺加工出的机制砂应具备颗粒级配优良、石粉含量适宜、含泥量低和颗粒形状规则、针片状少等特点。生产设备选用和组合对机制砂的制造加工是至关重要的。机制砂一般由下列阶段及顺序加工：块石(原料)→粗碎(一破)→中碎(二破)→细碎(三破)→筛分→除尘→成品。

干法和湿法是我国现阶段最常用的加工方法。干法加工机制砂中粉尘是需解决最主要的问题，相对于干法，湿法工艺的主要优点是在加工之初就已剔除掉毛料中的杂质，后期生产中不会产生含泥粉尘。但其缺点是成品砂的石粉含量较低，不仅影响机制砂的品质和混凝土拌合物的性能，而且对环境污染严重。

2.1 干法

干法加工对机制砂粉含量影响较大的是除尘收粉设备种类型号选用和除尘点的布置，目前常用的设备有收尘器和选粉机两种，考虑到水资源的节约和设备配置及加工成本的问题，对于普通机制砂的含泥量及石粉含量的控制可采用收尘器收尘工艺；对石粉含量和含泥量要求较高的机制砂，在除尘设备上可用选粉机，在确保水资源的节约与环境不被污染的前提下，确保机制砂的洁净程度和石粉含量，选粉精度高根据原料含水率通过控制风机功率进行除尘收粉作业。加工过程中还应注意天气情况也将直接影响机制砂的品质，最好选择晴天进行加工。

2.2 湿法

对于采用湿法工艺来加工机制砂，就是通过不间断地对加工过程中的原料及半成品机制砂进行喷水冲洗，使小于筛网规格的石粉及泥土从加工过程中剥离出来流入沉淀池进行后续的沉淀处理。石粉在沉淀池中通过细砂回收系统，回收到成品机制砂中。该方法可基本剔除原料中含土对成品机制砂含泥量的影响，使机制砂中含泥量得到有效控制。采用湿法加工的机制砂水分含量高，由于工作效率的关系，往往选用底层大于0.075mm的筛网，直接导致机制砂细度模数偏大，提供润滑作用的细粉含量偏少。

采用湿法加工的机制砂粉含量对比干法加工来说，机制砂中含泥量得到了有效的控制，但由于0.16mm以下粉含量在沉淀回收中损失，造成机制砂偏粗，细粉含量少甚至级配断档等问题的出现。机制砂加工的洗粉工艺，目前使用较多的洗砂机设备分为螺旋式和轮式两种，螺旋式洗砂机会造成成品机制砂细度模数离散性较大，产品质量波动较大(适用于产量低于300t/h)，而采用轮式洗砂机加工的机制砂细度模数和颗粒集配相对稳定。

2.3 机制砂加工方法比选

采用湿法加工机制砂在加工过程中不受原料含泥量及天气情况的影响，通过沉淀收粉可将成品中含泥量控制的相对较小，但要求场地规模大、设备成本相对干法较高；在制砂成品中由于收粉过程中丢失0.075mm以上的颗粒，造成机制砂整体偏粗甚至存在断档现象，应用到混凝土中离析、流动度小和坍落度损失较大的问题比较突出。

采用干法制砂对场地及设备的要求相比湿法较低，投入成本较少，且生产产量大，耗能较少，适合项目这种移动式加工模式。但干法加工的机制砂石粉含量、亚甲蓝值等指标受天气情况、母材洁净情况、除尘效果等因素影响较大，易出现粉尘含量、亚甲蓝超标和级配不均匀等情况，加工过程中需密切注意原料和除尘设备功率，根据加工效果及时进行调整。

通过对比不同加工形式，干法制砂比较适合高速公路施工项目这种周期相对短、流动性大的模式下使用。由于湿法与干法制砂工艺均存在弊端，目前半干法制砂工艺的提出引起了业内人士极大的关注，对其良好的发展前景给予了肯定。

3 机制砂应用

3.1 机口砂应用

机口砂是指未经任何加工，生产碎石的附属产品即石粉。机口砂受加工母材粉尘、泥土含量的影响较大，粉尘含量、亚甲蓝MB值无法稳定，由于机口砂的不稳定性，无法调整其工作性能，所以建议机口砂不要使用在实体工程结构构件上。

3.2 普通机制砂应用

普通机制砂是指通过设备的除土-破碎-粗碎-中碎-细碎-筛分等步骤，但未经过对颗粒形状的整形和对母材的挑选所加工得成的，普通机制砂颗粒呈片形或尖形较多，对混凝土的和易性与强度均有所降低。建议普通机制砂使用在C50以下且混凝土外观质量要求不十分严格、施工工艺简单的结构构件上。

3.3 精品机制砂应用

精品机制砂是指通过对加工母材的筛选，并在普通机制砂除土-破碎-粗碎-中碎-细碎-筛分等工序加工完成后，引入整形机和洗砂机。对机制砂进行研磨加工，使其颗粒形状与天然河砂大致相同呈圆球状。根据球体类似度的检测方法检测圆球状所占全部颗粒的比例，确定精品机制砂是否达到应用的要求。对比天然河砂，在拌合物状态上精品机制砂应用基本没有区别，在混凝土实体强度上，由于精品机制砂自身母材强度高于河砂母材强度，配制的混凝土强度也要高于天然河砂配制的强度。通过大量试验说明精品机制砂是可使用在高强度、高性能混凝土结构构件上的。

4 结 语

天然砂是不可再生资源，随着近年来的不断开采，资源迅速减少，开采引发的一些列生态破坏问题也是比比皆是。为了保护生态平衡，保持生态景观，天然砂的开采受到了诸多限制，因此供不应求，随之价格日益剧增，居高不下。而机制砂的出现却缓解了这一局面，机制砂的天然资源十分丰富，在山区高速公路建设项目中，利用自身隧道洞渣加工机制砂，可以就地取材就地生产，就地供应，既减少了路费，也节约了生产费用，经济效益十分可观。

此外，机制砂可以使用废石资源再利用，将生产石料所产生的石屑尾矿进行加工变废为宝，既解决细集料来源问题，又减少资源开采可谓是一举两得。充分说明机制砂的发展前景是光明的，完全代替天然砂也指日可待。