為解決天然河砂資源短缺、市場(chǎng)劣質(zhì)機(jī)制砂質(zhì)量無(wú)法滿足基礎(chǔ)設(shè)施工程高性能混凝土用砂需求的問(wèn)題，分享了貴州某鐵路建設(shè)項(xiàng)目?jī)?yōu)質(zhì)機(jī)制砂生產(chǎn)技術(shù)的研究案例，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂在鐵路工程尤其是預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中的應(yīng)用。

1.機(jī)制砂主要質(zhì)量問(wèn)題

目前，貴州市場(chǎng)上的機(jī)制砂受石料和生產(chǎn)工藝的影響，存在級(jí)配不良、石粉含量超標(biāo)、棱角顆粒多等質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)混凝土的性能影響較大。

一、機(jī)制砂級(jí)配呈現(xiàn)“兩頭多中間少”的特點(diǎn)，其中粒徑大于2.360mm的顆粒篩余量高達(dá)40%，粒徑小于0.075mm的顆粒篩余量高達(dá)15%。級(jí)配不良導(dǎo)致骨料間空隙率大，混凝土強(qiáng)度和工作性能差。

二是石粉含量過(guò)高，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低、收縮變形增大等質(zhì)量問(wèn)題。

第三，顆粒有很多棱角。在相同的砂漿用量下，機(jī)制砂混凝土的和易性、流動(dòng)性和密實(shí)性比圓形顆粒的河砂混凝土差。

圍繞機(jī)制砂的主要質(zhì)量問(wèn)題，焦點(diǎn)集中在優(yōu)選礦山、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、環(huán)境保護(hù)等方面構(gòu)建高品質(zhì)機(jī)制砂生產(chǎn)和質(zhì)量環(huán)?？刂企w系.

2.高品質(zhì)機(jī)制砂生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制

2.1 優(yōu)選礦山

母巖的質(zhì)量從源頭上決定了機(jī)制砂的質(zhì)量。在選擇砂田礦山時(shí)，要做好調(diào)查工作，選擇覆蓋層薄、夾層含泥量少、母巖強(qiáng)度高、巖石完整性好的礦山。

母巖不應(yīng)具有潛在的堿骨料反應(yīng)性，但應(yīng)是干凈、堅(jiān)硬的石灰?guī)r、白云石、花崗巖、玄武巖等。沒(méi)有弱粒子和無(wú)風(fēng)化石。

鐵路砂石礦的選擇應(yīng)遵循優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則。成立質(zhì)量檢查小組，對(duì)礫石源進(jìn)行勘探、檢測(cè)和分析，選擇了一個(gè)覆蓋層較淺、可采儲(chǔ)量超過(guò)設(shè)計(jì)要求1.5倍的礦山。該礦以砂質(zhì)石灰?guī)r為主，儲(chǔ)量500萬(wàn)噸。

2.2 “5S”高品質(zhì)砂石骨料加工工藝

市場(chǎng)上機(jī)制砂多采用“二次破碎篩分”的生產(chǎn)工藝，缺少對(duì)骨料級(jí)配的調(diào)整，缺少對(duì)石粉含量和顆粒形狀的控制。針對(duì)以上問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)工藝，采用“雙脫泥、雙反擊、雙沖擊、雙循環(huán)、雙選粉”5S高品質(zhì)砂石骨料加工工藝,產(chǎn)品質(zhì)量合格，性能穩(wěn)定。通過(guò)風(fēng)選除塵、半成品和成品封倉(cāng)、廢物回收，解決了傳統(tǒng)工藝中的粉塵、水污染和廢物處理問(wèn)題。流程如圖1所示。

1）5級(jí)破碎、2次整形

首先利用顎式破碎機(jī)對(duì)母巖進(jìn)行第一次預(yù)碎(粗碎)，減小母巖直徑，降低沖擊式破碎機(jī)的生產(chǎn)壓力。

然后用沖擊破碎機(jī)以拋石沖擊的方式對(duì)母料進(jìn)行第二次破碎(中間破碎)，使破碎產(chǎn)生的骨料微裂紋進(jìn)一步發(fā)展，最后骨料從微裂紋處再次破碎，完成骨料的第二次破碎和第一次成型；

最后，立軸沖擊式破碎機(jī)用于第三次破碎骨料(細(xì)碎)并使其重新成形

在中碎階段和細(xì)碎階段有一個(gè)循環(huán)篩分系統(tǒng)，可以通過(guò)GSP調(diào)節(jié)料倉(cāng)，使部分骨料通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)返回，重新破碎成更小的顆粒?？筛鶕?jù)需要調(diào)整不同粒徑骨料的生產(chǎn)比例，再通過(guò)風(fēng)選和控粉調(diào)整小顆粒含量，解決“兩頭多中間少”的級(jí)配問(wèn)題。

2）二次脫泥

細(xì)碎骨料先進(jìn)行重力風(fēng)選控粉，石粉含量控制在10%左右。成品砂入倉(cāng)前，根據(jù)需要調(diào)整風(fēng)選機(jī)提取的石粉風(fēng)壓，再次調(diào)整石粉含量，以滿足不同強(qiáng)度混凝土對(duì)機(jī)制砂和石子粉含量的要求。

3）級(jí)配調(diào)整

風(fēng)選工序結(jié)束后，成品機(jī)制砂自動(dòng)加濕，機(jī)制砂含水量控制在2.5% ~ 3.5%。穩(wěn)定的含水率便于混凝土生產(chǎn)和質(zhì)量控制，可有效避免生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的揚(yáng)塵，防止骨料在裝卸和運(yùn)輸過(guò)程中離析。

3.環(huán)境保護(hù)

在開(kāi)采方面，要按照綠色礦山建設(shè)的要求，做好環(huán)境保護(hù)、恢復(fù)治理、綠色復(fù)墾、節(jié)能減排、水土保持和地質(zhì)災(zāi)害防治等工作。

爆破時(shí)通過(guò)噴灑或水袋覆蓋進(jìn)行粉塵控制。

在生產(chǎn)設(shè)備的選擇上，選擇降噪性能優(yōu)越、產(chǎn)塵量少的破碎篩分設(shè)備。

在除塵工藝的設(shè)計(jì)和布置上，在每個(gè)產(chǎn)塵部位安裝除塵裝置，然后采用箱式和V型除塵器進(jìn)行集中除塵，半成品和成品料倉(cāng)用彩鋼瓦完全隔離。

在廢棄物回收利用方面，將兩次清運(yùn)的泥、石進(jìn)行分離，對(duì)石料進(jìn)行兩次加工，用作路基填料和混凝土磚原料，泥單獨(dú)堆放，用于后期植被恢復(fù)，提高材料利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益，減少?gòu)U渣堆放占地，減少?gòu)U渣堆放的安全隱患。

面對(duì)天然河砂資源逐漸枯竭，市場(chǎng)上劣質(zhì)機(jī)制砂質(zhì)量無(wú)法滿足鐵路工程高性能混凝土用砂要求的問(wèn)題，可以選擇鐵路沿線礦山或利用隧道棄渣就地生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂，替代工程建設(shè)用河砂的短缺，不僅可以大大降低建設(shè)成本，還可以減少棄渣對(duì)環(huán)境的影響，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保意義。