砂石破碎機系統的運行質量監控

【摘要】作者從人工砂生產質量抽檢、砂石料生產中的質量問題等幾個方面進行了詳細的闡述。

【關鍵詞】砂石破碎機；質量監控

1.為了能按混凝土工程施工進度要求提供質量合格、足夠數量的成品骨料，洛古工程砂石加工系統投入試生產后，運行管理單位加強了對成品料的抽樣檢測，并根據檢測結果和系統運行中反映出的問題，對系統進行了適當地調整和改造，從系統投入正常生產后的砂石成品檢測結果以及拌制的混凝土性能看，人工砂石料質量基本滿足設計技術指標要求

（1）超、遜徑的控制。系統試運行初期，粗骨料的超、遜徑抽檢結果均遠遠超出了水工混凝土施工規范中對骨料質量的技術要求，給混凝土拌和質量控制帶來較大困難。按照系統工藝流程，僅僅依靠粗碎、中細碎破碎設備的排料口開度控制，并不能保證破碎后的物料最大粒徑完全在要求范圍內。為避免對已建成的系統進行大的土建、安裝改造，采取的對策是根據工程實際施工進度采用了分期生產不同種類混凝土骨料的方式，控制不同粒徑級碎石的生產；同時，根據粗骨料超徑檢測結果超標較為嚴重的情況，適當調整了粗碎、中碎篩分的篩網孔徑。已有試驗研究和工程實踐表明：對于三級配碾壓混凝土，在骨料最大粒徑相同的條件下，骨料級配在小范圍內變化時對混凝土用水量的影響并不大；粗骨料最大粒徑為60 mm和80 mm時的單位用水量基本接近，但最大粒徑略小時對減少混凝土的骨料分離有一定的幫助。為減少倉面碾壓混凝土骨料的分離，同時也不至于過多的降低系統大石成品率，避免由此而增加生產成本，在系統生產質量控制時，要求大石超徑為0，對大石的最大粒徑嚴格加以控制。

（2）砂的細度模數和顆粒級配。粗碎、中碎時所產生的粒徑<5 mm的部分物料，經水洗除泥后為較粗的顆粒，石粉及細小顆粒已流失，實質為石屑，按砂細度模數試驗方法對其進行檢測，其值在3.3～4.0之間，典型抽樣檢測的級配曲線結果 （細度模數為3.74）。鑒于系統的特點，此部分石屑不宜直接進入成品砂中，系統生產時經膠帶機輸送到制砂調節料堆，經制砂機再次破碎，以優化人工砂的顆粒級配組成。

（3）檢測結果表明，立軸沖擊式破碎機生產的砂顆粒較粗，不經調節篩處理時，其細度模數均在3.1以上，其中粒徑>2.5 mm顆粒含量達40%甚至更多，石粉含量一般不足10%.但在砂篩分設備上設置孔徑為3 mm的檢查調整篩網，控制粒徑>3 mm的粗砂進入成品砂的比例并在膠帶機上混合后，人工砂的細度模數得到了有效的控制，砂石加工系統生產中連續進行的105組人工砂質量抽檢結果。

2. 人工砂生產質量抽檢結果統計表

（1）為掌握玄武巖石料在采用立軸沖擊式破碎機制砂時破碎后的物料粒度特性，更好地控制成品砂質量，在生產過程中，對通過檢查篩的粒徑< 3 mm部分進行了抽樣檢驗，其典型的級配曲線見 （細度模數2.30）。從檢測結果可以看出，對玄武巖而言，單獨采用立軸沖擊式破碎機制砂，即使控制成品砂顆粒的最大粒徑不大于3 mm，砂的細度模數得到降低，但成品砂顆粒級配中的2.5 mm粒徑累計篩余量仍然相對較高。

（2）骨料含泥量。由于系統建設中只設置了一次篩分時的水洗，加上料場開采中揭示出的地質狀況與初勘資料相比有比較大的差異，料源中夾雜的易碎巖石無法完全剔除，在二次破碎后所形成的成品料的裹粉、含泥問題的解決仍不甚理想，時有波動。

3. 人工砂石料生產中主要質量問題的探討

砂、石料作為混凝土的基本組成材料，其性能對混凝土的和易性、力學性能、變形性能和耐久性

能有著重要的影響。滿足水工混凝土質量技術要求的骨料是保障混凝土工程質量的基礎，級配良好的骨料，可以有效的改善混凝土的抗裂能力。

通過洛古電站砂石加工系統運行的經驗和教訓，為了實現以盡可能低的系統建設、運行成本和盡可能高的成品率生產合格人工砂石料的目的，在中小型砂石系統設計時，應充分考慮骨料的含泥量、砂細度模數及顆粒級配的控制問題，這也是系統生產時質量控制的重點與難點。

3.1粗骨料的含泥與裹粉。

（1）粗骨料的含泥量系指粒徑小于0.08 mm顆粒的含量。大量的試驗研究表明，骨料中含泥量低于1.0%時對混凝土的性能影響不大，超過1.0%時對混凝土的強度、干縮、徐變及和易性等都將產生不利影響。被含泥包裹的石料會嚴重影響骨料與漿體之間的粘結力，降低和易性，增加用水量，引起混凝土抗拉強度的降低，影響混凝土的干縮和抗凍性，對混凝土抗裂十分不利。因此，規范要求粗骨料的裹粉、裹泥及其他污染應清除。

（2）人工骨料加工系統中，在集中設置的主篩分車間或分段設置的各粒徑級成品料篩分時設置高壓水沖洗工序，基本能夠清除粗骨料的裹粉；但對于料源中夾雜的黏性泥團、巖石裂隙中的黏土所形成的骨料表面的含泥，需采用專用的除泥設備進行清洗才能滿足質量要求。對于粗、中碎篩分后的粒徑<5 mm的石屑，采用寬槽式長螺旋分級機進行水洗分級，能夠有效的去除其中的泥土和黏粒。當料源中夾雜的剔除難度大、強度低、易破碎巖石例如凝灰巖夾層時，極易由于二次破碎形成粗骨料嚴重裹粉，導致成品料的含泥量超標。

（3）因此，無論是集中還是分段設置篩分，除了在粗碎車間結合振動給料機配置棄泥土裝置外，還應在各粒徑級成品的分級篩分時設置水洗工序，以去除成品粗骨料或用于制砂的半成品物料中的粘土質成分和裹粉，從而有效解決粗骨料的含泥問題。

3.2人工砂細度模數與顆粒級配。

（1）砂子的顆粒級配是指不同粒徑砂粒的組合情況。當砂子由適當比例的不同粒徑顆粒組成時，細顆粒填充在粗、中顆粒間，使其空隙率及總表面積都較小，即構成良好的級配。使用較好級配的砂子，不僅節約水泥，而且可以提高混凝土的強度及密實性。在配合比相同的情況下，若砂子過粗，拌出的混凝土粘聚性差，容易產生分離、泌水現象；若砂子過細，雖然拌制的混凝土粘聚性較好，但流動性顯著減小，為滿足流動性要求，需耗用較多的水泥，混凝土強度也較低。因此，混凝土用砂不宜過粗，也不宜過細，以中砂較為合適。實踐證明，僅僅采用立軸沖擊式破碎機單一類型制砂設備干式制砂，成品砂缺少中間粒徑級顆粒，細度模數大；采取通過檢查篩調節砂中粒徑>3 mm顆粒含量的單一方式也難以達到理想的效果，同時還帶來了生產循環量大、成品砂產量低、生產成本高等問題。

（2）為了探討料源巖性為玄武巖時采用干法制砂工藝，以立軸沖擊式破碎機為主、輔以其他破碎設備制砂的可能性與效果，在小型錘式破碎機上進行了進料粒徑5～40 mm的玄武巖制砂試驗，并對破碎后的產品進行了連續檢測，多次抽樣檢測結果的平均值為細度模數2.18，級配曲線。

（3）級配曲線反映出砂中石粉含量較高，粒徑> 2.5 mm的顆粒含量相對較少，粒徑<0.63 mm的顆粒較多，可以部分補充、調整立軸沖擊式制砂機生產的砂顆粒組成。

（4）由此可見，若選用合適的制砂設備組合，利用各自的破碎特性互相補充，成品砂細度模數、顆粒級配及石粉含量均能夠穩定在合適的范圍，系統成品砂的質量、產量、制砂的經濟性都將得到提高。

4. 結語

人工砂石加工的最終目的是為拌制混凝土提供合格的成品骨料，合理的加工工藝則是保障成品骨料質量和系統運行經濟性的基礎。總結砂石系統建設和運行管理的經驗，對于中小型砂石加工系統，筆者希望以下幾點體會能對讀者具有一定的參考價值：

（1）應高度重視料場的勘察和復勘工作，提供可靠的勘察和試驗結果，除料場儲量、分布外，還應全面了解擬用于加工骨料的巖石的各種物理力學性能，包括堅固性、可加工性能等，為加工系統的設計提供全面、可靠的基礎資料，以便能夠根據工地的實際情況有針對性的進行工藝設計和設備的選型。

（2）工藝設計時應充分考慮現場的自然環境條件，例如地形、水源、料場巖性、巖石風化與裂隙發育情況，選擇不同的加工工藝。對于干法加工系統，在粗碎車間，宜結合振動給料機設置棄泥裝置，對泥土、裹泥的細屑予以剔除。采用干法制砂工藝時，水洗工序宜設置在制砂工序前的主篩分車間，以解決成品骨料的裹粉、含泥，同時降低用于制砂的半成品料的含泥量，以利于有效降低人工砂石粉中的黏土質含量。

（3）人工砂質量和產砂率是系統設計與運行質量控制的重點和難點。采用干法制砂工藝時，宜在采用檢查篩控制成品砂質量的同時，配置排料開口小（≤3 mm）的破碎設備，如強力式反擊破碎機或其它合適類型的破碎機作為輔助制砂設備，與檢查篩形成小閉路循環，對部分大于檢查篩孔徑的顆粒與半成品物料一起進行再次破碎，以調整成品砂中< 2.5 mm各粒徑級顆粒含量的比例，改善人工砂的細度模數、顆粒級配以及石粉含量，提高主制砂設備的有效產砂率。