建設(shè)用砂石是構(gòu)筑混凝土骨架的關(guān)鍵原料、我國是世界最大的砂石生產(chǎn)國和消費(fèi)國，砂石年產(chǎn)量高達(dá)200億噸。隨著環(huán)境保護(hù)觀念的日益增強(qiáng)，對天然砂石資源約束不斷趨緊，機(jī)制砂石逐漸成為我國建設(shè)用砂石的主要來源。機(jī)制砂具有產(chǎn)量和質(zhì)量可控以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢，逐步成為天然河砂的綠色替代建筑材料。目前其占比已達(dá)80%以上。

機(jī)制砂在我國的混凝土行業(yè)已有六十多年應(yīng)用史，在各項(xiàng)工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是機(jī)制砂的生產(chǎn)工藝仍需要提升和改進(jìn)。一方面，各個(gè)地區(qū)巖石種類及抗壓強(qiáng)度不同，另一方面，機(jī)制砂生產(chǎn)設(shè)備差異造成機(jī)制砂質(zhì)量不同。基于不同地區(qū)機(jī)制砂選取母材要求和施工工藝存在差異，所以不同地區(qū)機(jī)制砂應(yīng)用于混凝土中，因機(jī)制砂的級(jí)配、石粉含量、粒型等技術(shù)指標(biāo)對混凝土工作性能、力學(xué)性能均會(huì)有不同程度的影響，尤其是機(jī)制砂的級(jí)配和石粉含量對機(jī)制砂混凝土性能的影響最大。

1 機(jī)制砂的定義

表 1為各標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)制砂的要求。

2022年最新發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T 14684—2022關(guān)于機(jī)制砂定義為：以巖石、卵石、礦山廢石和尾礦等為原料，經(jīng)除土處理，由機(jī)械破碎、整形、篩分、粉控等工藝制成的，級(jí)配、粒型和石粉含量滿足要求且粒徑小于4.75mm的顆粒。在2011年實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T 14684—2011基礎(chǔ)上增加了整形、粉控工藝，對級(jí)配、粒型和石粉含量提出要求，目的在于推動(dòng)機(jī)制砂技術(shù)指標(biāo)不斷完善，保障機(jī)制砂質(zhì)量。

2 目前攪拌站機(jī)制砂產(chǎn)品現(xiàn)狀

2.1 機(jī)制砂產(chǎn)品現(xiàn)狀

通過對5家攪拌站用機(jī)制砂的篩分分析可知：

（1）機(jī)制砂級(jí)配部分?jǐn)嚢枵居玫臋C(jī)制砂2.36mm以上略微偏高，0.6mm和0.3mm兩檔分計(jì)篩余不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。篩底＜0.075mm石粉部分略微偏高。

（2）級(jí)配呈現(xiàn)中間小，無連續(xù)級(jí)配。

（3）5種砂在不考慮粒型的情況下，單從數(shù)據(jù)上分析適合做普通砂，距離高性能混凝土用砂標(biāo)準(zhǔn)均有一定差距。

2.2 原因分析

前述5種機(jī)制砂樣不能作為混凝土攪拌站制備高性能混凝土用砂，其原因多種多樣，主要原因還是制砂設(shè)備和制砂工藝的不穩(wěn)定或者不完善而引起的，機(jī)制砂成品達(dá)不到GB/T 14684—2022國家最新標(biāo)準(zhǔn)要求。5組砂石樣品的中2.36mm篩余均超于標(biāo)準(zhǔn)，0.6mm、0.3mm篩余均低于標(biāo)準(zhǔn)。因此可以分析出上述機(jī)制砂，基本來自于同一類型的制砂設(shè)備。級(jí)配上呈現(xiàn)出“兩頭大、中間小”的啞鈴形分布。這樣的數(shù)據(jù)特性符合立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的特點(diǎn)。立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)一般搭配振動(dòng)篩分設(shè)備這種制砂工藝比較常見。

2.3 應(yīng)對方式

（1）采用不同尺寸篩網(wǎng)，例如3mm、4mm、5mm篩網(wǎng)等，便于提高篩分效率、調(diào)整級(jí)配。

（2）調(diào)整制砂機(jī)破碎腔型，將“石打石”破碎腔改為“石打鐵”，增加立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的破碎效率，可便于調(diào)整機(jī)制砂級(jí)配。但是針片狀含量會(huì)有一定量的增加。

（3）調(diào)整制砂機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將電機(jī)皮帶輪直徑加寬，增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、增加物料甩出速度，提高破碎效率，增加1.18～0.3mm顆粒的含量。

（4）增加一臺(tái)高速立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)，專門負(fù)責(zé)處理5mm左右的返回料，提高制砂成品率。

（5）增加風(fēng)選系統(tǒng)，提高控粉能力。

上述方法是從石灰石機(jī)制砂樣品數(shù)據(jù)上分析。結(jié)合實(shí)際的應(yīng)對方式，加上制砂企業(yè)的實(shí)際操作和管理方式均不一樣，并不一定能完全解決機(jī)制砂級(jí)配上呈現(xiàn)出兩頭大、中間小的啞鈴形分布。主要是由于立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)的設(shè)備性能、制砂原理決定了會(huì)產(chǎn)生上述類型機(jī)制砂。高速的沖擊破碎，加上一次成砂率≯40%（以普通石灰石為例），所以會(huì)產(chǎn)生一定量的小于0.075mm以下的石粉，大約比例在20%～30%之間，對原材料的利用率還有一定的提升空間。如果要想徹底解決石粉產(chǎn)生過多，提高成品砂中0.6mm、0.3mm區(qū)間的占比，要從根本上解決就需要尋找一款更適合于此類型的制砂設(shè)備和篩分設(shè)備。

3 改進(jìn)方法

目前市場上適合石灰石制砂設(shè)備除立軸式?jīng)_擊破碎機(jī)以外，有棒磨機(jī)、對輥機(jī)、錘式破碎機(jī)、齒輥式破碎機(jī)、立磨等，以上設(shè)備在制砂方面都有各自的特點(diǎn)。配套篩分設(shè)備：滾筒篩分、振動(dòng)篩分、高頻篩分設(shè)備等，有少數(shù)的搭配風(fēng)選設(shè)備。但是根據(jù)目前新國標(biāo)的要求，連續(xù)級(jí)配的要求大部分設(shè)備都并不能滿足，或者投資過大。像棒磨機(jī)、立磨產(chǎn)生的0.6mm細(xì)顆粒部分較多，投資較大且并不適合完全采用干法制砂的工藝；錘式破碎機(jī)、齒輥式破碎機(jī)等，雖然石粉產(chǎn)量不高，但是0.6mm、0.3mm區(qū)間的占比略微較低；對輥機(jī)的0.6mm、0.3mm占比相對較多，但是粒型相對較差，球形度不高。根據(jù)即將實(shí)施的GB/T 14684—2022最新標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)制砂有連續(xù)級(jí)配、0.15mm粒徑的產(chǎn)生比例控制在20%左右，而且工藝中需要有粉控設(shè)備。如若完全滿足上述要求，需要一款無論是設(shè)備原理、產(chǎn)量、連續(xù)級(jí)配、粒型或者新增石粉比例都需要在合理的范圍的制砂設(shè)備及篩分、粉控設(shè)備。

目前市場上有一種新型制砂裝備——柱碎機(jī)，該設(shè)備原理結(jié)合了各制砂機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，采用料層碾壓、搓揉、剪切式破碎的原理。適合于0～5mm石屑、小于31.5mm的石子制砂。其料層碾壓破碎在破碎腔內(nèi)物料之間相互磋磨，保證成品機(jī)制砂粒型的同時(shí)，0.6mm以下的占比均可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，提高成砂率。通過強(qiáng)制擠壓排料的方式，抑制了新增石粉的產(chǎn)生，新增石粉在10%以內(nèi)。

設(shè)備破得好，分選設(shè)備也要搭配得當(dāng)，才可以發(fā)揮制砂工藝的最大優(yōu)勢。企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)了一種風(fēng)選設(shè)備——高效多級(jí)選砂機(jī)。該設(shè)備原理：完全采用氣體進(jìn)行粗細(xì)顆粒的分選，且自帶粉控裝置。通過調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓，可以實(shí)現(xiàn)在線級(jí)配調(diào)整。完全打破常規(guī)的篩分理念，無堵篩、粉塵控制精度高。分離效率可以達(dá)到80%～90%。與機(jī)制砂接觸部位采用耐磨鋼板，與粉塵接觸部位采用耐磨陶瓷，易損件壽命長達(dá)3年以上。

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