碎石水洗系統應用研究及管控要點分析

廖福勇 陳琳

碎石是混凝土常用粗骨料，其含泥量大小，會直接影響到水泥漿對粗骨料的裹附力。文章結合崇左至水口高速公路工程實例，從項目業主管理角度，對在線水洗系統和離線水洗系統的優缺點進行對比分析，指出在線水洗系統能夠縮減施工工序，提高施工效率，改善混凝土強度，具有較好的經濟效益及社會效益，并推薦將碎石水洗系統“在線”植入到混凝土拌合樓生產線中。

混凝土;離線與在線碎石水洗系統;對比分析;管控

U415.5A120353

0?引言

崇左至水口高速公路項目沿線地質構造古老，多以泥盆紀、二疊紀和三疊紀為地質基層，以石灰巖占優勢，除瀝青路面專用石料外，其余各項工程所用石料均可采用沿線自產石料。根據《公路橋涵施工技術規范》和《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》的要求，水泥混凝土所用石料的含泥量必須<1%。碎石含泥量的大小，會影響混凝土強度，也會影響早期收縮裂縫數量。2018年，《廣西壯族自治區交通運輸廳關于印發廣西公路品質工程攻關任務試點方案（2018—2020年）的通知》出臺，為積極響應自治區交通廳號召，項目業主依托項目開展實踐，圍繞降低碎石含泥量問題進行品質攻關。項目業主探索在全線5個標段的拌合站安裝碎石水洗系統，通過在線水洗和風干，使得石料清洗干凈后，再進入混凝土攪拌鍋，從而大大降低石料含泥量以滿足規范要求。結果表明，經過水洗后碎石混凝土質量和現場結構物的外觀、混凝土強度也相應地得到保證。

1?在線水洗系統與離線水洗系統對比分析

目前在國內工程建設領域普遍采用離線式水洗。施工單位在碎石料場單獨設置水洗設備，碎石料需全部進行水洗后再運輸到拌合樓加工成混凝土。其工藝流程如圖1所示。

近年來，市場上出現了在線水洗系統，即將水洗環節植入混凝土生產線內部，在生產水泥混凝土之前，粗集料必須經過強制水洗系統清潔及風干后，才能通過輸送帶輸入拌合樓進入生產程序。在線碎石水洗系統運轉流程如圖2所示。

為了確保能夠在崇水高速公路項目推行碎石水洗設備，切實提升混凝土性能，項目業主在合同清單中單獨列出該項費用，在招標合同條款中明確要求各合同段配備碎石水洗系統。除了NoCS-XH合同段水洗系統采用離線水洗系統外，其余四個合同段的水洗系統均配置在混凝土拌合站內，組成在線石料水洗系統。具體應用情況如表1所示。

經過長時間實踐，發現在線石料水洗系統有四大優勢：

（1）工序簡單。縮短了從進料到料倉的時間，省去了中間繁復的水洗、倒運、堆放環節和過程。

（2）水源保證。離線式水洗需設置在碎石加工場，一般比較偏遠，取水難度大;而在線水洗設置在拌合站內，水源有充足保證。

（3）占地面積少。避免了石料反復倒運造成的揚塵污染，減少了機械設備的使用，有效地解決了碎石長時間堆放造成二次污染的問題。

（4）符合綠色施工理念。在線水洗采用循環水洗工藝，通過三級沉淀池進行雜質的過濾和泥漿沉淀，定向排放，有效地降低了對環境的污染，屬于環境友好型設備。以一座HZS90型混凝土攪拌站為例，在線水洗與離線水洗成本分析對比如表2所示。

以生產10萬m3混凝土進行對比，在線水洗所需要的費用共計40萬元，而離線水洗所需要的費用110萬元。所以在線水洗比離線水洗節省費用70萬元左右。

綜合生產成本、產能、環保等因素進行對比分析，推薦使用在線水洗系統。

2?在線石料水洗系統應用的管控要點

施工單位在進行在線水洗系統選址與規劃時，要按照“工廠化、集約化、專業化、規范化”的原則編寫建設方案，明確拌合站設置規模及位置。主要內容包括位置、占地面積、服務內容、功能區劃分、場內道路布置、排水設施布置、在線水洗設備型號等，報監理單位初步審查，最終報項目業主審批后實施。為了方便業主管理，重點要做好以下工作：

2.1?場地布設

場內排水根據中間高四周低的原則預設相應的排水坡度，四周設置排水溝，匯集污水排入一級沉淀池，有效防止污水四處漫流，循環利用水資源。同時，設備安裝位置應充分考慮裝載機上料、卸料及倒運碎石材料的便利性。

2.2?沉淀池設置

拌合樓在線碎石水洗機施工中需要耗費大量水資源，應合理有效地利用循環沖洗水。沉淀池大小應根據處理水量大小條件進行選擇，沉淀池大小應大于進水量×設計沉淀池靜止時間。

三級沉淀池設在距離振動水洗機橫向距離約3 m處，應定期清理一、二級沉淀池，有效減少水中含泥量。此外，第一、二級沉淀池應逐次降低出水口高度，有效沉淀沖洗水中的污泥。在第三級沉淀池處，安裝高壓水泵，確保沖洗水循環利用。另外，在一級沉淀池池底設置斜坡，方便裝載機清淤。

2.3?振動篩和噴淋系統安裝

為有效減少0.075 mm以下顆粒含量（粉塵、泥土），振動篩和噴淋系統的安裝非常關鍵。

振動篩安裝時需傾斜放置，且篩面傾斜角度為10°～35°，該角度下碎石篩分與水洗兩個作業可達到最優化組合。要控制好振動篩的振動頻率和振幅，確保在規定范圍以內，每顆碎石所有面都能受到水的沖洗，同時充分保證碎石的全面沖洗和充分的沖洗時間。

噴淋系統位于振動篩上方，水管按照不少于D=30 cm間距布設，振動篩振動同時噴淋，確保噴淋到位。

2.4?反向擋板安裝和監控視頻設置

為了方便項目業主管理，達到強制水洗的目的，在粗集料上料傳送帶端頭應加設擋板，從而保證碎石只能往水洗機方向輸送。拌合站每臺碎石水洗系統旁均安裝有高清遠程視頻監控系統，24 h與電腦和手機APP客戶端聯網，方便業主和監理隨時抽查是否按要求正常使用，起到動態監管作用。

3?工程實例試驗

以C30普通水泥混凝土同一配合比為例，經多次試驗，通過在線水洗后碎石含泥量減少1.0%左右，碎石含水率增加1.2%。此外，經過水洗后的碎石更有利于混凝土強度的增加，在減少水泥用量（約22～25 kg/m3）的情況下，強度也達到設計要求（見表3）。

同時，還選取了C15、C20、C25標號混凝土等進行比對試驗。結果表明，經過在線碎石水洗以后，在滿足相同設計強度下，每1 m3水泥混凝土膠凝材料使用量下降約3.0%～8.3%（見圖3）。

同一標號在使用相同水泥摻量下，經過在線碎石水洗以后，水泥混凝土28 d抗壓強度提高1.2～6.7 MPa（見圖4）。

經過中心試驗室的多次專項檢查，涵洞蓋板、橋梁墩柱、隧道二襯的混凝土回彈強度檢測值均比較高。

4?在線碎石水洗系統使用常見問題及應對措施

（1）振動彈簧運轉中容易產生因加工、裝備方面的誤差而引發較強的噪聲和振動。

應對措施：選用成熟的產品，減少施工使用困難，調整彈簧剛度，做到動態優良。加強設備維護保養工作，彈簧振斷應及時更換。

（2）噴淋系統水壓過低，易造成噴淋不充分、沖洗不徹底及出現水壓過低情況。

應對措施：應檢查水泵入水口是否長時間未更換清理，存在堵塞情況。檢查噴淋出水口或濾網是否堵塞，及時疏通;減少輸送沖洗水的管道長度。

（3）振動篩偏心塊重錘夾角不一致，造成激振力不均，振動篩易出現扭振。

應對措施：振動篩篩面傾角未在10°～35°之間，應及時檢查調整篩面傾角;激振器修復使用需要測量激振器偏心塊夾角;檢查更換振動篩篩孔是否存在破損。

（4）加入在線石料水洗系統后，生產效率有所降低。

應對措施：合理調整振動篩篩面傾角，達到最優組合。合理調整供料速度，水洗系統裝載量過小，耗能過多;裝載量過大，既增加電耗，又容易損壞電機。適當控制噴淋系統供水速度，避免耗能耗水過多。合理掌握碎石沖洗時間，做到沖洗充分而不浪費。

5?結語

經水洗后的碎石表面潔凈不含粉塵，檢測含泥量

能控制在0.2%以下，混凝土強度較水洗前各標號的28 d抗壓強度有顯著增長，水泥用量也得到降低。而且水洗后碎石所制作的混凝土，其流動性、和易性均達到理想水平，保證了各結構物的質量和外觀，減少了混凝土的廢棄率和返工率，有效提高了項目的經濟效益，滿足了品質工程要求。在2018年自治區交通廳品質工程攻堅現場會中，該項四新技術也得到了與會人員的高度評價。

隨著《廣西高速公路網規劃（2018—2030年）》批復實施，在原規劃的基礎上，將新增建設規模8 000 km，廣西高速公路又將迎來新的建設高潮，而在線碎石水洗系統是實行現代工程管理的重要舉措，值得進一步推廣應用。

[1]荊海天.在線水洗機在混凝土拌合中的應用[J].黑龍江交通科技，2017，40（8）：53-54.

[2]周?杰.在線水洗在混凝土制作中的應用[J].交通標準化，2014（17）：146-148.