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1、机制砂施工生产小结刘国全 朱永学(中铁隧道集团二处有限公司 北京 101601)摘 要 虽然机制砂在工程中被广泛的使用，但由于各地方的实际情况不同，至今没有一个全国统一的机制砂规范标准。本文结合渝湘高速公路洪酉段G2合同项目中机制砂的生产情况，对重庆地区机制砂的生产过程及控制重点进行简单小结，望能够为后续类似机制砂的生产提供一些帮助。关键词 机制砂 生产 小结1 前言重庆至长沙高速公路洪（安）酉（阳）段项目地处重庆市酉阳县与秀山县境内，全长77.38公里，共设20个合同段，是重庆市重点交通基础设施建设项目。项目施工用砂量较大，但沿线受地理条件限制，各合同段范围内基本无合格天然砂资源。又因重庆地
2、区天然砂质量较差(细度模数低、含泥量高) ，外购天然砂价格过高(四川简阳中砂运抵重庆市价格约为140元/方，湖南岳阳砂运至工地约400元/方)，事必造成混凝土工程的质量和费用都难以控制。为彻底解决混凝土用砂问题，业主经过调研，结合线路经过石灰岩与白云岩，且石材贮量丰富的实际情况，提出使用机制砂配制生产混凝土。由于G2合同项目内主要为隧道工程且围岩以灰岩为主，为控制工程成本，G2项目部自行建立机制砂厂，以解决标段内生产混凝土用砂问题。由于风选砂设备简单，场地要求低，更适合于道路工程临时用砂石料的需要，故项目采用了风选机制砂设备，下面就风选机制砂进行简单小结。2 生产条件分析2.1 原料供应情况机
3、制砂的生产原料为石灰岩。G2合同项目部施工的龙门隧道与青冈隧道合计单洞4214米，开挖方量约39万方，围岩主要为灰岩，物理力学性能均能满足机制砂原料的一般要求，可以满足本合同段工程的施工需要。 2.2 场地条件 合同段内两隧道相距约300米，设计为弃碴场，且场地较平坦，非常适合布设砂厂，可完全满足制砂机械设备布设。2.3供电电力由业主提供的网电就近接入变压器。地方农电可直接入施工现场作为备用电源，可保证电力供应。2.4 供水距砂厂约一百米有一井岗河，河水一年四季不断流，可用水泵把水抽到洞门上方的高压水池作为施工生产用水，满足生产需要。水质经检验符合有关要求。2.5 施工条件砂厂具备充足的技术力
4、量，经理部试验室进行技术指导，全过程监督生产。结合场地条件与工程的总体规模，按多条生产线布置。在弃碴场边缘布设地段布置主要生产机械，为加工区；弃碴场一侧机械上方为原料区；机械下方经过硬化后做为成品堆放区。全厂布置如下图示。2.6 场地雨水排除堆料场地面硬化时设一定坡度，边缘设排水沟，以利场地雨水排除。3 机械设备选型3.1 破碎设备选择及作用本项目采用12001400型反击锤式破碎机。反击锤式破碎机的规格以转子的直径乘长度表示，分单转子、双转子两种。反击式破碎机是利用板锤、反击板和料块之间的相互冲击作用对矿石进行破碎的。这种破碎机的生产效率高、破碎比大（可达40甚至更高），结构简单，制造方便，
5、适用于中硬脆性物料的中碎及细碎。使用反击锤式破碎机时候喂料必须均匀控制，物料水分要有一定限制，以免发生堵塞。反击锤式破碎机的反击板及板锤端部之间的距离可以调整，以满足所需的产品粒度。当遇有难于破碎的异物进入破碎腔时，反击板被顶开，而将异物排除，可自动保护设备。另外，板锤及反击板的正反面可以调换使用，降低生产成本。反击锤式破碎机的转子转速决定于板锤所需的圆周速度及所需求的破碎产品粒度。由于该机不设出料粒度的篦条，所以在破碎产品中常夹有少量大块及粗粒，这是它的一个缺点。如果采用制砂机，因为多数制砂机对含水很敏感，当含水率为510时，受线速度和含水量的限制，经过筛分后的回头料中的0.154.75mm
6、的骨料不容易再次破碎，并且容易造成堵塞抛料头和破碎腔护板，使得产砂率降低和石粉含量偏高。如果采用产砂率较低的制砂机，砂的细度模数偏大，若只用筛分系统来调整细度模数，不能满足制砂工艺要求。3.2 原料输送设备原料输送选用皮带式输送机。皮带输送机是最常用的一种原料输送设备。这是由于皮带输送机输送速度快，而且是连续的，生产率高；它可以沿一定斜度把骨料送到几十米高处；皮带输送机输送平稳，没有噪音，消耗功率小，工作可靠，维修简单，所以是最理想的输送设备之一。把皮带输送机受料部分放在各仓的下方，使骨料从上方靠自重落到皮带输送机上，然后输送到指定地点。 3.3电气设备厂区内设置315KVA型变压器一台，全场
7、照明及负荷由低压配电室专用配电屏向生产区放射式供电。主机搭载132KW电机一台，制砂机搭载37KW电机一台， 振动筛搭载15KW电机一台， 喂料机搭载15KW电机一台， 除尘用风机搭载15KW电机一台。每个独立控制单元设置一电压表监视电源电压。对于11KW及以上的电动设备设置电流表监视其运行情况。对3KW及以上的电动机，采用低压断路器的瞬间动脱扣器进行短路保护，采用热继电器进行过载保护。低压配电系统为变压器中性点直接接地的TNC三相线系统，凡配电设备正常工作不应带电的金属壳体、金属线槽、金属穿线管和金属配电盘等均采用保护接零措施，电气设备接零电阻R4。防雷按三类建筑防雷等级设计，防雷接闪器采用
8、避雷针形式。防雷引线利用土建混凝土柱及剪力墙内钢筋充当；接地体利用建筑基础内钢筋网或安装人工接地体，接地冲击电阻R30。4 一般技术要求4.1 生产依据4.1.1 机制砂质量标准及检验方法；4.1.2 普通混凝土用砂质量标准及检验方法JGJ52-92；4.1.3 建筑用砂GB/T14684-2001；4.1.4 机制砂、混合砂应用技术规程DB50/50302004。4.2 生产原则4.2.1 工艺技术要先进、设备选型要合理，运行要可靠。4.2.2 主要生产工艺环节要求机械化程度较高，一般环节以经济实用为主，以尽量减少建设投资。4.3 技术分析4.3.1 机制砂定义 由石灰岩或砂岩破碎,经筛分后
9、粒径在4.75mm以下的大小不同的颗粒。4.3.2 母岩的要求用作生产机制砂的岩石应质地坚硬。用于本项目的母岩（石灰岩）的饱和极限抗压强度要求应不小于80Mpa(砂岩应不小于55 Mpa)，但经试验室七次实测平均值均超过100Mpa (具体见下表) 。母岩强度试验方法按建筑用卵石、碎石GB/T14685-2001中的规定执行。表1 母 岩 取 样 结 果 统 计 表试验日期使 用 部 位岩 石 名 称材料来源形状尺寸(mm)单轴抗压平均值(mpa)20060520碎石厂石灰岩龙门隧道洞口立方体505050125.620060722涵洞基础.路基填筑石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体707070115
10、.620060820碎石厂 石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050112.020060922碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050106.620061022碎石厂. 路基填筑石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体707070114.620061117碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050102.220061205碎石厂石灰岩龙门隧道洞身弃渣立方体505050124.64.3.3 细度模数及级配设计机制砂的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级，其细度模数应符合以下规定：粗砂：3.73.1中砂：3.02.3细砂：2.21.6机制砂的颗粒级配应处于下表中任何一个区内，除4.75mm和0.60
11、mm外，其他可允许稍有超出分界线，但总量不应大于5%。表2 各区累计筛余量筛孔尺寸(mm)1区2区3区9.50004.7510-010-010-02.3645-2025-010-01.1865-4050-1025-00.6090-6570-4140-160.3095-8592-7085-550.15100-90100-90100-904.3.4 含粉量限制 表3母岩品种石灰岩砂岩混凝土强度等级C40C40C30含粉量（%）5710用砂岩机制砂配置的混凝土强度等级不得超过C30，当有足够的试验依据可以配置C40混凝土。4.3.5 含泥量限制 机制砂中泥块含量不得大于1%，配置C50以上高强混凝土
12、用机制砂不得有泥块存在。4.3.6 碱骨料反应及碱活性 对用于桥梁涵洞等结构物的机制砂，应检验其碱活性，若有潜在危害，且属碱碳酸盐反应时，不应做混凝土集料；且属碱硅酸盐反应时，应采取抑制措施或限制使用。4.3.7 有害物的限制 机制砂中的轻物质、云母、有机质、炭化物及碳酸盐等有害物质含量应满足下表规定: 表4项目质量指标云母含量（按重量计%）2轻物质含量（按重量计%）1硫化物及硫酸盐含量（折算成SO3按重量计%）1有机物含量颜色不应深于标准色，如深于，按水泥胶砂强度试验方法进行对比试验，抗压强度不应低于0.95。如果混凝土在工程中有抗渗、抗冻的要求，则云母含量不应大于1%。5 生产工艺根据业主
13、提出的要求，结合本标段原料实际情况，确定初步的工艺设计方案为半干式生产工艺。采用此方案的好处在于：建设初期投资费用少，砂石回收利用率高，运行成本低。制砂料源：利用龙门隧道洞渣作原料；采用立轴式制砂机配合砂石回收，对环境污染小；制砂过程中加强了防尘处理，采取的具体措施是：用风机抽出含尘气体至降尘房然后通过布袋除走。在实际生产中产生的扬尘较少,除尘效果良好,有效的减少环境污染并除去机制砂中的部分石粉，机制砂的粉尘含量完全控制在规范要求范围内。根据重庆市建筑科学研究院2006年10月12日受业主北方公司的委托，对渝湘高速公路洪酉段G合同段已建成投产的三个标段机制砂厂进行抽样，抽样结果表列如下： 表5
14、标段项目G2标G3标G7标石粉含量6.816.514.4实践证明本标段机制砂合格的原因主要是采用了除尘设备进行了除尘处理，而其他标段没有此项设备。可以这样说：只要除尘设备运行正常，石粉含量就一定可以控制在规范要求的范围内。5.1 工艺流程毛 料石料仓（碎石）石料仓（米石）振动筛一级破碎半成品（筛余）二级破碎预分选（除去巨块）砂仓（砂）机制砂工艺流程主要由石灰石经初破碎、细破碎和筛分等工序组成。破碎采用二级破碎，其中一级采用开路系统，二级采用闭路系统。破碎设备的工作原理是冲击（反击式破碎机）机械作用的外力，使大块物料产生应力及形变，从而导致破裂。工艺流程图见下图。5.1.1 破碎工序破碎工序及设备选型由物料的一般技术特性决定，主要是物料粒度及破碎比，以及岩石强度与硬度系数。根据我标段原料情况及破碎后处理物料粒度的不同，破碎作业大致可分二级破碎。一级破碎：粗碎是砂石加工第一道工序，进场石灰石堆放在料场内，用装载机送入投料仓，然后经喂料机均匀喂入破碎机进行破碎。一级破碎工序主要控制毛料的粒径、含泥量是否超标，同时毛料不允许含有泥块和泥结石。毛料的粒
