人工砂石料生產技術與質量控制方法

摘 要：保障人工砂石料的整體質量，對保障現代建筑工程的質量有著至關重要的作用。概述人工砂石料的基本性能以及制作工藝，研究人工骨料系統的具體工藝流程，對其具體的質量控制方法進行了分析，并提出了人工砂石料生產技術及質量優化的具體策略，以期可以為日后人工砂石料生產技術的革新，以及質量控制效果提供幫助。

關鍵詞：人工砂石料；生產技術；質量控制

中圖分類號：TV431" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2023）03-0051-03

0 引言

混凝土的生產質量直接受到砂石料質量的影響。人工制作砂石料可以使天然砂石料當中存在的問題得到很好的解決，同時還能夠根據工程的不同需求來控制砂石料的粒徑。人工砂石料生產過程，主要涉及覆蓋層剝離、毛料開采、毛料運輸、超徑石解小、粗碎、中細碎、篩洗、制砂等環節。生產質量合格的人工砂石料，需要嚴格把控每一個生產環節以及檢驗。

1 人工砂石料制作工藝

根據當前的不同加工工藝，人工砂石料主要分為濕法制砂與干法制砂兩種。在以往的砂石料加工過程當中，受到傳統治沙設備的限制，只能使用多級破碎的方式，保證原料的進料粒度滿足治砂設備的需求。傳統的制作工藝當中，將原料粒度控制在25 mm以內是十分困難的。破碎篩分技術以及各類高性能破碎設備的使用有效地增大了原料的利用率。為了能夠使成品砂的含水率滿足使用要求，不管是使用干法還是濕法，都需要將產品中的黏土和多余的石粉去除[1]。

2 人工骨料系統的工藝流程

2.1 料場開采技術

目前在料廠開采主要采用梯段作業方式。為了保證開采的質量和開采的效率，必須要在進行制定的開采方案前，全面掌握料廠的地質地形信息內容，以確定開挖設備的種類和型號。目前料廠主要采用公路運輸方式和豎（斜）井運輸這兩種方式。為了保證公路運輸的整體質量需要投入大量的裝運設備，需要對運輸線路進行合理的規劃。只有這樣才能夠保證公路運輸的穩定和生產的穩定。豎（斜）井輸送要求地質條件適宜于豎（斜）井布置，通過這種方式不僅可以有效地降低在運輸設備方面的投入，還能夠使運輸距離進一步縮短。但是豎（斜）井輸送方式管理起來比較復雜，對于地質條件的要求也較高。如果爆破規模過大，就會導致出現坍塌或者是石渣堵塞。因此必須要以工程的實際狀況為主，結合后續運行情況，確保選擇出真正適合工程項目的運輸形式[2]。

2.2 破碎加工

在人工砂石制造過程當中有一個環節最為重要，這個環節就是破碎加工。按照破碎原理劃分，目前物料破碎主要分為兩種類型。第一種類型是擠壓剪切型，第二種類型是碰撞打擊型。根據當前工程的實際應用效果來看，擠壓剪切型破碎機不會出現過度破碎的情況，同時能夠在各類硬度的巖石上都得到很好的應用。碰撞打擊型破碎機在進行破碎的過程當中，會產生較好的破碎效果，能夠保證破碎的砂石粒型較為圓潤。但是在使用破碎打擊型破碎機時，必須要保證進行合理的維護工作，不然就會導致揚塵問題。目前碰撞打擊型破碎機主要應用于中等硬度的巖石處理當中，人工砂石料系統能否成功受到破碎工藝和破碎設備的影響尚不明確。所以必須要重視選擇合適的破碎工藝和破碎設備，保證其破碎效果滿足工程項目的使用要求。

2.3 制砂工藝

制砂環節相對來說是比較重要且復雜的，我國對于制砂工藝進行了十分深入的研究。目前在建筑工程的實際應用當中，主要有以下3種制砂工藝：①沖擊式破碎機+棒磨機組合制砂。通過采用這種組合制砂工藝能夠保證人工砂擁有較高的品質同時消耗的成本較低。因此這種組合制砂工藝也是當前人工制沙的主要工藝之一[3]。②棒磨機單獨制砂。通過使用這一工藝能夠保證生產出來的人工砂質量較好，但與此同時會消耗大量的水資源和鋼棒資源，生產成本較高影響企業的經濟效益。因此在目前的制砂環節很少應用這一工藝。③不同轉速沖擊式破碎機物料分級制砂。這個工藝主要有兩個步驟。首先需要用到轉速較低的沖擊式破碎機，通過應用這一設備破碎相對粗的骨料。在完成這一步驟之后需要使用轉速較高的沖擊式破碎機進一步的破碎加工。為了能夠合理控制骨料的粗細，還需要在破碎完成之后對成品砂的細度進行進一步的篩分。通過使用這種方式能夠保證人工砂的品質，同時花費的成本也不高。

2.4 篩分及沖洗

人工砂石當中含有一定的雜質，需要及時的進行清洗。同時由于不同的工程項目對人工砂石的破碎等級也有著不同，因此必須要重視篩分及沖洗人工砂石。目前主要使用的裝置分為篩分給料類和篩分分級類這兩種。常用的篩分給料設備有用于粗碎的棒條給料機、用于溜井下端的放礦機、料倉下端的給料機等；篩分分級的設備包括圓振篩和直線篩。圓振篩常用于粗細骨料的分級及粗骨料的沖洗，直線篩常用于骨料的脫水、脫泥，并都能進行干濕篩分操作[4]。

2.5 石粉回收

通過大量的研究表明，為了能夠使混凝土的抗裂能力、力學性能進一步地提升，可以摻入適量的石粉。如果采用濕式生產的方式，難免會導致人工砂石當中含有一定量的細沙和石粉。此時如果采用石粉回收裝置，將人工砂當中摻雜的細沙和石料粉回收，就可以使人工砂石粉的含量進一步提升，保證人工砂石的細度模數滿足項目建設的需求。目前主要使用旋流器加強力脫水篩和刮痧機來進行石粉回收。通過使用旋流器加強脫水篩石粉回收裝置，能夠保證整體的回收效率和回收速度，因此在當前的大型工程當中應用范圍十分廣。刮痧機雖然結構相對比較簡單，成本花費較少，但是其工作效率和工作質量較差，沒有辦法滿足工程需求。

2.6 電氣控制

近年來，PLC控制技術以及計算機自動控制等技術得到了很大的發展。尤其是計算機自動控制技術發展十分明顯。通過應用這一技術，不僅可以使裝置的生產能力得到進一步的改善，還能夠降低工人的勞動強度，使資源得到更加合理的分配。因此在當前的砂石系統當中，計算機自動控制技術已經成為重點應用技術。

2.7 環境控制

第一，用水工藝。濕式生產因其具有去泥、降塵和提高篩分效率的特點，而被廣泛地應用于人工骨料生產系統。但是同時也會帶來砂料水力分級時，小粒徑粒級材料的損失、含水物料粉碎操作中存在成品率下降、成品砂脫水難度大、綜合成品率不高、生產廢水治理繁雜等缺點。

第二，除塵裝置。當前水利水電工程使用的除塵設備及技術有密閉除塵、噴霧降塵、布袋除塵、脈沖除塵、靜電除塵器、與系統工藝相結合各有其適用范圍，總體除塵效果能夠達到要求，能夠使成本保持在項目可承受的限度之內。

此外干化池用于重力沉淀作為污泥或細砂分離，因其投資節省、運行管理方便、造價低廉等優點至今仍被廣泛用于地形條件相對優越的項目[5]。

3 人工砂石料的質量控制

3.1 通過巖石性質與機械設備來控制質量

具體有以下4點：①在巖石相同的情況下，反擊式和沖擊式破碎機制品針片狀很少，通常小于12%。通過大量的實驗可以發現，如果提高針片狀的含量就會使每方混凝土的用水量提升。但這就會直接影響到水泥的使用量，降低混凝土的整體性能。②破碎裝備的磨損程度受到巖石的硬度影響，這也是當前影響人工砂石料制造成本的一個重要因素。如果延時的硬度過高，就會直接提高破碎裝備的磨損程度，由此加速破碎機錐體失圓及棒磨機襯板、棒筋損失，進而影響骨料級配組成及砂細度模數指標。③目前衡量人工砂石料品質的重要指標之一就是巖石的吸水效果。通過對大量的資料進行研究可以發現，不論是哪種巖石，只要是新鮮的都能保證其吸水率低于2.5%，滿足當前混凝土施工的要求。當然需要將頁巖和板巖排除，這兩種巖石不論處于什么狀態吸水率都不能滿足混凝土的原料要求。④巖石的風化水平、軟化效果和吸水率直接影響著人工砂石料的成品率。如果巖石的風化水平較高，吸水率較高，那么在經過粗磨之后的細顆粒所占比例也會越大。此時就會導致石粉含量越來越高影響整體的成品率。通過大量的實踐發現，巖石的吸水率每提高1%，就會使混凝土的強度下降7.1%。

3.2 控制工藝流程

為了保證整體的產品質量和系統的穩定運行，就必須要重視選擇合適的加工工藝以及正確的設備類型。對于花崗巖、玄武巖以及砂巖這類硬巖石來說，需要采用全整形工藝進行加工。首先應該選擇旋回破與圓錐破相結合的方式，保證制砂工藝的合理使用。可使用立式沖擊破對中小石料的性質進行進一步的整形過篩。通過這種方式就能夠使中小石的粒性得到進一步的改善，進而保證人工砂石的整體產量。在處理石灰巖和白云巖這類中等硬度的巖石的時候，可以首先使用反擊破和立式沖擊破的方式。通過應用這種方式，不僅可以使骨料轉運堆存的數量提升，還能夠進一步加大破碎的數量。因此在進行中等硬度甚至是更高硬度的巖石處理時，必須要盡可能選用運轉次數較少、運輸距離較近、功率大的工藝布置。在這一過程當中還需要合理地控制高度，保證皮帶機的運轉點被控制在3 m之內[6]。

3.3 控制人工砂細度模數

通過大量的研究結果可以發現，粗砂含量在2.36～4.75 mm范圍之內，與細度模數可以呈現正比關系。如果石粉的含量在0.15 mm以下，就會與細度模數呈現出反比關系。在生產過程當中，篩分機上設網孔決定了成品粗砂的整體含量。通過進行水洗和石粉回收，就能夠使成品砂當中的身份含量得到有效的控制。為了能夠保證砂石料的細度模數符合相關的要求，還需要合理地控制棒膜機的進料量和進水量。在生產過程當中，必須要保證供料設備能夠平穩的供料，使加工系統能夠穩定生產，只有這樣才能夠保證砂料的各項指標穩定且符合要求，確保工程能夠符合當前施工的基本要求。

3.4 人工砂的含水率控制

人工砂的表面積較大，所以脫水工作很難進行。如果人工骨料系統采用濕法生產更是會讓人工骨料這含水量大幅度提升。砂石的含水量直接影響著混凝土的整體使用質量。如果砂石的含水量一旦發生變化，就會導致混凝土的水灰比發生改變。

目前造成人工砂含水量不容易控制的原因為以下兩點：第一，砂料在成品堆場內的滯留時間，沒有辦法滿足脫水需求。第二，脫水的時間和脫水條件較差。為了能夠使砂石的含水量穩定，就必須要不斷地進行實驗，確定自然脫水時間和合適的脫水條件。

在工程當中常采用以下3個措施：第一，為了降低人工砂在入庫時的水分含量，需要先使用脫水篩機械進行脫水。第二，為了能夠使砂的含水量穩定，需要建立足夠的砂倉分為三個區域。在使用的過程當中，必須要保證每一個區域的人工砂堆存量不少于7 d的使用需求。第三，為了保證人工砂的貯存質量，需要在成密砂堆場的上層設置好防雨棚，下層進行排水盲溝的設置。

4 人工砂物料生產技術及質量控制優化策略

4.1 開采毛料工藝的優化

開采前，有關工作人員必須對于料源相關資料有一個全面準確地認識，再根據料源實際狀況恰當地選擇有關開采設備，確保開采順利進行。相關人員在設計施工過程中，要嚴格分析相關數據信息確保爆破與開采走向正確，盡量避免料源所處斷層與夾層，可以較好地確保毛料采出質量。

4.2 完善相關工藝流程

我國人工砂石料的開采與生產在長期的發展過程中已形成一套較為完整的工藝流程，所以在工作期間有關工作人員必須嚴格按照有關管理規制進行管理，確保工作行為規范。在制作時工作人員應該將相關工序的規范嚴格把關，確保人工砂石料制作的品質。

5 結語

在工程項目建設過程當中，砂石骨料的質量和成本對于建筑工程的整體經濟效益和施工質量影響都非常大。因此在完成砂石骨料的制作之后，需要進行加工方案以及設備型號的選擇。在運輸過程當中必須要合理地控制人工砂料的運輸質量，使砂石骨料的整體質量，以滿足建筑項目的使用需求。只有這樣才能夠保證建筑項目的整體施工質量和施工效率，保證企業的經濟效益。相關的技術人員必須重視對人工砂石料生產技術的進一步研究，選擇更加合理的質量控制方法來保證人工砂石料的生產效率和生產質量。

參考文獻

[1] 張建民，呂江明，彭勃薦，等.不同試驗方法檢測人工砂石粉含量的差異分析[J].工程建設與設計，2022（18）：167-169.

[2] 李翼，鄧俊.金沙江金沙水電站人工砂石加工系統建安期監理工作淺談[J].低碳世界，2019，9（9）：191-192.

[3] 竇立剛，袁瑞紅，胡洪濤，等.人工砂石粉含量對水工混凝土性能的影響[J].人民黃河，2022，44（S1）：178-179+181.

[4] 邱凱.干篩與水洗法檢測人工砂石粉與微粒含量對比試驗[J].云南水力發電，2022，38（4）：40-43.

[5] 李全竺.人工砂石系統半干法生產工藝粉塵治理技術[J].中國標準化，2019（24）：104-105.

[6] 王曉亮.人工砂石骨料生產系統運行安全技術措施淺析[J].建材與裝飾，2019（29）：52-53.