玄武岩人工制砂质量控制

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1、玄武岩人工制砂质量控制寇治国 杨娇 覃海军（中国水利水电第七工程局 六分局 四川彭山 620860 ）摘要：玄武岩人工制砂以龙开口水电站筹建期砂石加工系统为国内首例,控制好玄武岩人工砂的级 配、细度模数、石粉含量以及含水率等质量问题是关键。本文主要介绍以料源岩性均为玄武岩（单轴抗压 强度180.0320.0Mpa），经过三次破碎后，采用棒磨机、立轴式冲击破碎机生产人工砂（常态砂和碾压 砂），质量达到：达到级配要求后，可以满足细度模数2.60.2，石粉含量12-18%，能满足且稳定砂子含 水率 6%的要求。关键词：玄武岩人工制砂；细度模数；石粉含量；含水率；质量控制一、概述龙开口水电站筹建期砂石

2、加工系统布置在龙开口水电站坝址上游右坝头附 近。前期主要承担场内交通、大临设施、营地房屋建筑、渣场挡排、边坡喷锚、 导流明渠、厂房临时围堰等混凝土所需粗细骨料生产，后期承担坝基开挖利用料 加工，作为主体工程砂石加工系统的补充。骨料料源主要为坝基开挖利用料，为 满足前期砂石加工料源需要，在筹建期石料场开采石料进行补充。岩性均为玄武 岩（单轴抗压强度180.0320.0Mpa）,系统需承担骨料加工的混凝土总量约120 万m3，其中料源为开采料约20万m3，料源为回采料约100万m3。系统于2007 年 11 月 20 日正式开工，2008 年 2 月 29 日投产运行。二、系统规模及工艺流程1 、

3、加工系统能力：筹建期砂石加工系统按满足混凝土高峰时段浇筑强度5.0万m3/月、喷混凝 土高峰时段月平均强度约0.2万m3/月及浆砌石高峰时段月平均强度约2.5万 m3/月等进行设计。系统成品料生产能力约356t/h，其中人工砂生产能力约 140t/h。2、加工系统的组成系统主要由粗碎车间、半成品料堆、第一筛分车间、中（细）碎车间、制砂 调节料堆、制砂车间、第二筛分车间、成品料堆、供水系统、废水处理系统、供 配电系统等组成。3、工艺流程 开采石场清除植被及覆盖层后，分梯段钻孔爆破，将石料用 3m3 电铲或液压 铲装25t或32t自卸汽车，经lkm运输，卸入粗碎车间受料坑（粗碎为PXZ900 X

4、130型旋回式破碎机一台和PE900X1200型颚式破碎机一台），而回采料场 的料源为坝基开挖可利用料，其粒径比较小，可直接装车运输至粗碎车间进行破 碎。粗碎后的半成品由胶带机运至1.5万m3半成品堆料场，经皮带机运输到中 碎车间进行二次破碎（中碎破碎机型号为GP200破碎机）,经过中碎后的碎石进入 筛分楼洗后出现了两种成品料（大石和中石），小于40mm料径的碎石经胶带机 输送到制砂原料仓（调节料仓），供棒磨机与立轴式冲击破碎机（PL9500和VS1500） 制砂用，后设石粉回收装置（ZX-200B）（系统工艺流程如下图）。三、玄武岩人工砂的质量控制1、混凝土用细骨料质量标准按照表 1 的要求

5、，筹建期砂石加工系统除细度模数和石粉含量不稳定外，其 余均满足混凝土细骨料质量标准。表 1 细骨科质量标准序号项目河砂人工砂1细度模数2.23.02.60.22含泥量（）W3一3石粉含量（）12184泥块含量（）不允许不允许5硫化物及硫酸盐含量（折算成S03） （%）1.01.06坚固性W8107有机质含量浅于标准色不允许8表观密度（kg/m3）三2500三25009云母含量（）2210轻物质含量1一11含水率（）662、采石场岩石质量控制措施（1）筹建期砂石加工系统的采石场主要岩石为玄武岩，砂石料加工系统毛料 分为两部分：一部分为 5#存渣场回采（主要为导流明渠和坝基开挖有用料）， 一部分从

6、筹建期石料场自行开采。筹建期砂石加工系统前期的料源为筹建期石料场开采料，料场岩性及物理力 学性能参数参考工程开挖料，后期为导流明渠和坝基开挖利用料加工。工程开挖料主要岩性为块状玄武岩，主要有斜长石和角闪石组成，含有一定 量的黄铁矿和石英脉。开挖料以弱风化岩体为主、岩质坚硬，软弱夹层及构造破 碎带分布少、规模小。其物理力学指标见表 2。表 2 工程开挖料岩石物理力学性能表岩石名称风化程度比重密度(g/cm3)孔隙率(%)吸水率(%)抗压强度(Mpa)软化 系数干饱和致密 块状 玄武岩弱 风 化最大值3.012.995.221.93249.0227.70.94最小值2.682.540.370.03

7、99.573.60.57统计组数121212129813平均值2.732.691.320.24139.3133.20.77微新 鲜最大值3.013.000.740.80310.7289.80.95最小值2.682.600.330.02106.186.80.64统计组数15151315151416平均值2.722.700.480.11185.7179.10.81杏仁 玄武岩弱 风 化最大值3.093.072.660.31280.2223.50.95最小值2.922.910.280.1256.455.80.75统计组数333312125平均值2.972.951.000.23163.3134.20.

8、85微新 鲜最大值3.012.981.330.09307.6288.20.93最小值3.002.961.000.0869.858.80.80统计组数2222993平均值3.002.971.170.08172.9135.50.85备：本表数据由设计提供(2) 采石场岩石开挖质量控制的原则： 由于采石场玄武岩都普遍存在一层厚度不一的风化壳，根据勘测一般覆盖为 78m厚，最大近14m厚，为了保证弱风化带下部以下有用料源不与覆盖土混杂， 采石场开挖的质量控制原则是：先剥离覆盖土，后开采有用岩石，判断标准是以 弱风化带下部作为料场无用层与有用层的分界线，即人工砂料源为弱风化带下部 以下岩石。(3) 岩石

9、质量控制的几点措施 每个爆块开采前，由监理工程师严格审查爆破设计方案，对爆破的岩石等级， 地质情况进行严格鉴定，界线模糊部位，全部作为剥离料，毛料区与剥离料区设 立明显的开挖区分标志。在采挖毛料部位，特别是毛料与覆盖层剥离分界部位，质检人员及监理人员 跟踪旁站检查。采石场作业采用挂牌作业制度，挖、装、运设备全部挂牌，区分 毛料和覆盖土。针对导流明渠和坝基开挖的可利用料，在其他施工单位运输至 5#存渣场的 有用料，必须经过监理人认可，才能当系统加工有用料料源，绝对不允许无用混 合料进入有用料堆。3、人工砂细度模数控制根据筹建期砂石加工系统工艺布置，生产的成品砂由两个部分按一定的比例 混合而成的。

10、两种砂的产量分配统计为：筛分楼筛底部，筛余下来的石屑占60% 80%，棒磨机产砂占20%30%。两种砂的细度模数统计为，筛分楼底部石屑 2.83.0为粗砂；棒磨机产砂2.4 左右为细砂。两种砂的混合工艺是：筛分楼底部粗砂与棒磨机细砂混合后进入成品砂仓堆 存。系统装车用装载机装车。最终测试砂的细度模数、颗粒级配和石粉含量均在 运输车辆上进行，如发现细度模数、石粉含量偏大或偏小，颗粒级配比例偏差时， 及时反馈到生产车间，调整设备组合等。筹建期砂石系统人工砂细度模数调整的 几点措施：(1) 按照筹建期砂石系统人工砂生产混合工艺，细度模数调整是用棒磨机细 砂来调整筛分楼底部粗砂。因此，若发现细度模数偏

11、大，颗粒级配偏差，应调整 棒磨机进料粒径，进料量、装棒量等或调整筛分楼的开机组数，调整生产量。(2) 调整筛分楼的筛网直径，降低细度模数和调整颗粒级配。(3) 为了使人工砂入仓含水率有所降低，在棒机机车间安装了直线振动筛脱 水，这样部分石粉被水带走，为改善提高砂颗粒级配及石粉含量，生产过程中利 用洗砂机直接回收石粉和对流失废水池的石粉进行回收两种办法，废水池回收采 用的方法是安装一台石粉回收装置设备(ZX-200),把流失的细砂和石粉回收到 成品砂进仓皮带上。4、人工砂石粉含量的控制按照施工设计规范要求，进入拌和楼的人工砂石粉含量须稳定 12-18%，为 了使石粉含量达到要求，采取了干法筛分、

12、混合腔型生产、混合生产、干法生产 和石粉回收等方法。(1) 干法筛分：在二次筛分车间采用干法筛分方式，小于 5mm 的砂直接经过 胶带机运输进入成品砂仓，减少石粉的流失。在筛分过程中，有部分石粉混合在 粉尘中流失，再采用收尘装置加以回收。(2) 混合腔型生产：立轴式冲击破碎机制砂有石打石和石打铁两种腔型。采 用石打铁腔型生产的人工砂石粉含量较高，但是耐磨铁粘磨损较快，成本较高。 采用石打石腔型生产的人工砂石粉含量低，因无耐磨铁粘，成本较低。两腔型相 互结合，可以合理控制石粉含量。(3) 混合生产：以立轴式冲击破碎机和棒磨机相结合，提高石粉含量。(4) 干法生产：人工砂干法生产在国内工程中，使用

13、不是很高，其主要工艺 为骨料经过破碎机破碎制砂后，直接上筛分筛出大于 5mm 的混合料，小于 5mm 的砂直接经过胶带机运输进入成品砂仓，可以减少石粉的流失。(5) 石粉回收：采用石粉回收设备将方法筛分、脱水生产和干法生产过程中 流失的石粉加以回收，再将回收的石粉均匀混合在成品砂仓中。经过一段时间的不定期检查，石粉含量测试为10%15%。因此，采用干法 筛分、混合腔型生产、混合生产、干法生产和石粉回收等方法，可以使制砂的石 粉含量控制在 10-15%。5 、人工砂含水率的控制 按照水工混凝土规范要求，进入拌和楼的人工砂含水率须稳定且小于 6%， 为了使含水率降低到规定范围内且稳定，采取了机械脱

14、水、自然脱水和干法生产 相结合的方法。(1) 机械脱水：目前国内水电工程用于人工砂脱水的方法和工艺主要有筛分 脱水，真空脱水，离心脱水等方式，其中真空脱水和离心脱水脱水效果好，但处 理能力低，投资较高；筛分脱水均采用振动筛脱水，脱水处理能力高，但脱水效 果较差。由于筹建期砂石加工系统的人工砂生产能力高达140 t/h,棒磨机设计 过程中，由于受到场地的影响，因而，选择采用直线振动筛脱水，在洗砂机出口， 一台安装直线振动筛，经试验可使砂的含水率由初期 25%左右降低到15%左右。(2) 自然脱水： 人工砂自然脱水，目前国内水电工程自然脱水采用的方法和工艺是人工砂下料，堆存脱水及人工砂取料分开进行的，一般堆存脱水 35d 后可使含水降低到 6%以内且稳定。受人工砂石粉含量多少及初始含水率的不同而不同，一般情况石 粉含量在10%17%范围内，砂的初始含水率15%17%时，初期约48h内脱水速 度快，一般可使含水率降低到 8%10%，当降到 8%10%的含水率时，再降低到 6%左右脱水速度明显减慢，一般需要 35d 时间。(3) 干法生产脱水人工砂干法生产在国内工程中，使用不是很高，其主要工艺为骨料经过破碎 机破碎制砂后，直接上筛分筛出大于 5mm 的混合料，小于 5mm 的砂直接经过胶带 机运输进入成品砂仓，因而，干法生产