機制砂生產及應用控制要點研究

2022-01-06 07:28:04馬強

馬強

(保利長大工程有限公司，廣東廣州 51000)

1 機制砂加工場控制

按照一個機制砂加工場對應1～2個料源的原則，合理設置機制砂加工場地。

(1)選擇除塵方式，干法還是濕法，宜選用干法生產。雖然濕法生產設備在一次投入中可能有優勢，但生產過程中機制砂的粉含量、含水率波動大、污水處理等控制難點無法避免。

表1 干、濕法工藝性能對比

如采用濕法，水洗設備主要分輪式洗砂機和螺旋式洗砂機，宜優先使用輪式洗砂機。

(2)選擇破碎設備組合，從母材到成品，至少有三級破碎工藝。前兩級破碎與碎石生產線同理，第三級破碎宜選用立軸式沖擊制砂機將碎石破碎得到成品機制砂，不宜使用單純的錘式制砂機，優先使用“石打石”工藝制砂機。

(3)考慮設備的生產能力等其他因素。

(1)機制砂破碎應該用經過加工的碎石，入料粒徑應符合制砂機破碎比的要求。入料前應將碎石中的石粉篩出。

(2)干法制砂工藝中，應采用多級除塵系統，粒徑小于0.075 mm的粉塵不得回收進入成品倉。

(3)不同料源特性、不同類別、不同規格的成品機制砂應分別堆放，堆放高度不宜超過5 m，堆放場地應設置雨棚，地面設置排水溝并硬化處理。重點注意隧道圍巖變化引起的料源變化。

(4)應有專人負責生產工作，進行工藝調整及日常管理。試驗室配備專項檢測人員負責過程質量、成品分批及統計匯總等工作。以同一料源、同一規格、同一生產設備每400 m3或600 t為一批。同時還應按細度模數變化超過±0.2，含粉量超過±2%、含水量、進倉存放時間不同進行分批、分倉使用。

項目以海螺P.O42.5水泥、石灰巖5～31.5 mm和5～25 mm連續級配碎石、碎石干法破碎自制機制砂、河砂、聚羧酸減水劑為材料生產混凝土，其中C30混凝土方量大、C50混凝土為橋梁重要部位，是施工控制重點。

按目前規范，在進行機制砂混凝土配合比設計時，各參數調整需更加細致，且必須增加驗證優化步驟。相比河砂混凝土而言，機制砂混凝土配比的有效波動范圍偏小，需要仔細驗證。

(1)試拌時采用天然砂與機制砂對比，觀察拌合物性能；一般機制砂混凝土較河砂混凝土流動性、坍落度等略差，同時調整砂率(每次增加1%～2%)和外加劑用量(每次增加0.02%)，直至機制砂混凝土性能滿足要求時，才能進行優化設計。

表2 隧道二襯河砂、機制砂檢測數據對比表

水泥用量及水灰比相同的情況下，機制砂混凝土比天然砂混凝土強度高。如試拌效果不佳，應考慮降低混凝土強度等級使用機制砂。

(2)室內成型試件后，除了觀察混凝土外觀，還需判斷混凝土內部密實情況。如有一項效果不佳，可增加膠凝材料、調整水泥漿量、選用含粉量稍大的機制砂材料調整。

(3)在確定的試驗室配合比基礎上，調整機制砂的含粉量(按4%、6%、8%、10%、12%調配)拌制混凝土，找出能夠滿足工作性和強度要求的機制砂含粉量上、下限，確定機制砂含粉量控制范圍。

表3 不同含粉量機制砂配合比試拌情況匯總表

此步驟基本涵蓋了施工過程的波動范圍，提前確認波動后的混凝土狀態和性能，對施工過程控制能起到重要作用。有條件時推薦對每個符合性能要求的配比都進行全指標驗證。全面掌握機制砂對拌合物的影響，才能坐實配合比控制的經濟效益，才能應對各種施工工藝、施工條件的需求。

(4)高性能混凝土設計后，需盡快在現場進行試驗塊的澆筑。除驗證施工過程、早期性能外，配合室內留樣試件，一起觀察60 d、90 d的混凝土外觀、性能指標。

實際施工中大量存在材料入倉后短時間使用的情況，簡單設置4%單向坡度并不合理，無法保證機制砂含水量均勻，尤其對濕法工藝生產的機制砂。可改用中間高四周低，環形設30 cm以上的暗埋式滲溝。

混凝土生產時攪拌時間、拌杠內狀態應根據澆筑試驗塊時的經驗充分總結，由固定的試驗人員及時管控。混凝土中漿量偏大會導致在拌杠內狀態變化不宜察覺。相關人員應特別注意觀察狀態。

拌合時間不宜低于90 s。拌合時間不足會直接導致微氣泡聚集，甚至形成大氣泡，混凝土整體不密實。

由于機制砂本身的吸水不同，顆粒與水泥漿液的粘聚效果不同，再有拌合時間、氣溫的影響，經常出現混凝土運輸過程坍損明顯的情況，所以混凝土運輸時必須保持低速攪拌，到場高速反轉1 min的措施必須嚴格每車落實。

清理罐車內存水，必須認真落實。高溫季節司機為防止混凝土硬化在罐內會頻繁洗車，應重點注意。同時確保罐體有防曬、降溫措施。

一次澆筑搗實的厚度不宜大于30 cm；上下層同一位置澆筑的間隔時間不得超過混凝土初凝時間(45 min)。

出料口距混凝土面高度不得高于1 m。對二襯、大型鋼筋構件應盡量降低此高度。

混凝土中砂漿是起潤滑作用的，通過降低粗集料間的摩阻力使混凝土產生流動性，而機制砂顆粒沒有河砂圓滑，即便加大了砂率，現場仍始終覺得混凝土流動性不足，必須通過合理布料，加強振搗解決，不可一味最求習慣性的目標坍落度。

原則上應針對性制定養生方案，同時必須制定有效的防風保護措施。現場混凝土養生應即時、有效。機制砂混凝土相對更容易出現早期塑性收縮、干縮的開裂情況，為避免養生期出現的問題直接影響混凝土耐久性，必要時養生時間延長2～3 d。

隨著機制砂混凝土應用的迫切需要，已經出現各種類似的加工設備和產品，大部分只能做到粒徑大小符合砂的要求，而真正能夠滿足高速公路使用的、混凝土質量可靠的產品必須對產品生產、過程管理、試驗檢測、混凝土施工進行整體控制，控制方法及要求也是參建人員必須了解和熟悉的。