机制砂生产及应用控制要点研究

马 强

(保利长大工程有限公司，广东 广州 51000)

1 机制砂加工场控制

1.1 场地布置

按照一个机制砂加工场对应1～2个料源的原则，合理设置机制砂加工场地。

1.2 设备选择

(1)选择除尘方式，干法还是湿法，宜选用干法生产。虽然湿法生产设备在一次投入中可能有优势，但生产过程中机制砂的粉含量、含水率波动大、污水处理等控制难点无法避免。

表1 干、湿法工艺性能对比

如采用湿法，水洗设备主要分轮式洗砂机和螺旋式洗砂机，宜优先使用轮式洗砂机。

(2)选择破碎设备组合，从母材到成品，至少有三级破碎工艺。前两级破碎与碎石生产线同理，第三级破碎宜选用立轴式冲击制砂机将碎石破碎得到成品机制砂，不宜使用单纯的锤式制砂机，优先使用“石打石”工艺制砂机。

(3)考虑设备的生产能力等其他因素。

1.3 生产控制

(1)机制砂破碎应该用经过加工的碎石，入料粒径应符合制砂机破碎比的要求。入料前应将碎石中的石粉筛出。

(2)干法制砂工艺中，应采用多级除尘系统，粒径小于0.075 mm的粉尘不得回收进入成品仓。

(3)不同料源特性、不同类别、不同规格的成品机制砂应分别堆放，堆放高度不宜超过5 m，堆放场地应设置雨棚，地面设置排水沟并硬化处理。重点注意隧道围岩变化引起的料源变化。

(4)应有专人负责生产工作，进行工艺调整及日常管理。试验室配备专项检测人员负责过程质量、成品分批及统计汇总等工作。以同一料源、同一规格、同一生产设备每400 m3或600 t为一批。同时还应按细度模数变化超过±0.2，含粉量超过±2%、含水量、进仓存放时间不同进行分批、分仓使用。

2 混凝土配合比试配控制

项目以海螺P.O42.5水泥、石灰岩5～31.5 mm和5～25 mm连续级配碎石、碎石干法破碎自制机制砂、河砂、聚羧酸减水剂为材料生产混凝土，其中C30混凝土方量大、C50混凝土为桥梁重要部位，是施工控制重点。

按目前规范，在进行机制砂混凝土配合比设计时，各参数调整需更加细致，且必须增加验证优化步骤。相比河砂混凝土而言，机制砂混凝土配比的有效波动范围偏小，需要仔细验证。

(1)试拌时采用天然砂与机制砂对比，观察拌合物性能；一般机制砂混凝土较河砂混凝土流动性、坍落度等略差，同时调整砂率(每次增加1%～2%)和外加剂用量(每次增加0.02%)，直至机制砂混凝土性能满足要求时，才能进行优化设计。

表2 隧道二衬河砂、机制砂检测数据对比表

水泥用量及水灰比相同的情况下，机制砂混凝土比天然砂混凝土强度高。如试拌效果不佳，应考虑降低混凝土强度等级使用机制砂。

(2)室内成型试件后，除了观察混凝土外观，还需判断混凝土内部密实情况。如有一项效果不佳，可增加胶凝材料、调整水泥浆量、选用含粉量稍大的机制砂材料调整。

(3)在确定的试验室配合比基础上，调整机制砂的含粉量(按4%、6%、8%、10%、12%调配)拌制混凝土，找出能够满足工作性和强度要求的机制砂含粉量上、下限，确定机制砂含粉量控制范围。

表3 不同含粉量机制砂配合比试拌情况汇总表

此步骤基本涵盖了施工过程的波动范围，提前确认波动后的混凝土状态和性能，对施工过程控制能起到重要作用。有条件时推荐对每个符合性能要求的配比都进行全指标验证。全面掌握机制砂对拌合物的影响，才能坐实配合比控制的经济效益，才能应对各种施工工艺、施工条件的需求。

(4)高性能混凝土设计后，需尽快在现场进行试验块的浇筑。除验证施工过程、早期性能外，配合室内留样试件，一起观察60 d、90 d的混凝土外观、性能指标。

3 混凝土施工控制要求

3.1 场站料仓排水优化

实际施工中大量存在材料入仓后短时间使用的情况，简单设置4%单向坡度并不合理，无法保证机制砂含水量均匀，尤其对湿法工艺生产的机制砂。可改用中间高四周低，环形设30 cm以上的暗埋式渗沟。

3.2 拌制混凝土

混凝土生产时搅拌时间、拌杠内状态应根据浇筑试验块时的经验充分总结，由固定的试验人员及时管控。混凝土中浆量偏大会导致在拌杠内状态变化不宜察觉。相关人员应特别注意观察状态。

拌合时间不宜低于90 s。拌合时间不足会直接导致微气泡聚集，甚至形成大气泡，混凝土整体不密实。

3.3 运输

由于机制砂本身的吸水不同，颗粒与水泥浆液的粘聚效果不同，再有拌合时间、气温的影响，经常出现混凝土运输过程坍损明显的情况，所以混凝土运输时必须保持低速搅拌，到场高速反转1 min的措施必须严格每车落实。

清理罐车内存水，必须认真落实。高温季节司机为防止混凝土硬化在罐内会频繁洗车，应重点注意。同时确保罐体有防晒、降温措施。

3.4 浇筑

一次浇筑捣实的厚度不宜大于30 cm；上下层同一位置浇筑的间隔时间不得超过混凝土初凝时间(45 min)。

出料口距混凝土面高度不得高于1 m。对二衬、大型钢筋构件应尽量降低此高度。

混凝土中砂浆是起润滑作用的，通过降低粗集料间的摩阻力使混凝土产生流动性，而机制砂颗粒没有河砂圆滑，即便加大了砂率，现场仍始终觉得混凝土流动性不足，必须通过合理布料，加强振捣解决，不可一味最求习惯性的目标坍落度。

3.5 养护

原则上应针对性制定养生方案，同时必须制定有效的防风保护措施。现场混凝土养生应即时、有效。机制砂混凝土相对更容易出现早期塑性收缩、干缩的开裂情况，为避免养生期出现的问题直接影响混凝土耐久性，必要时养生时间延长2～3 d。

4 结束语

随着机制砂混凝土应用的迫切需要，已经出现各种类似的加工设备和产品，大部分只能做到粒径大小符合砂的要求，而真正能够满足高速公路使用的、混凝土质量可靠的产品必须对产品生产、过程管理、试验检测、混凝土施工进行整体控制，控制方法及要求也是参建人员必须了解和熟悉的。