建設(shè)用砂石是構(gòu)筑混凝土骨架的關(guān)鍵原料、我國是世界最大的砂石生產(chǎn)國和消費國，砂石年產(chǎn)量高達200億噸。隨著環(huán)境保護觀念的日益增強，對天然砂石資源約束不斷趨緊，機制砂石逐漸成為我國建設(shè)用砂石的主要來源。機制砂具有產(chǎn)量和質(zhì)量可控以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢，逐步成為天然河砂的綠色替代建筑材料。目前其占比已達80%以上。

機制砂在我國的混凝土行業(yè)已有六十多年應(yīng)用史，在各項工程中得到了廣泛的應(yīng)用，但是機制砂的生產(chǎn)工藝仍需要提升和改進。一方面，各個地區(qū)巖石種類及抗壓強度不同，另一方面，機制砂生產(chǎn)設(shè)備差異造成機制砂質(zhì)量不同?；诓煌貐^(qū)機制砂選取母材要求和施工工藝存在差異，所以不同地區(qū)機制砂應(yīng)用于混凝土中，因機制砂的級配、石粉含量、粒型等技術(shù)指標(biāo)對混凝土工作性能、力學(xué)性能均會有不同程度的影響，尤其是機制砂的級配和石粉含量對機制砂混凝土性能的影響最大。

1 機制砂的定義

表 1為各標(biāo)準(zhǔn)對機制砂的要求。

2022年最新發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T 14684—2022關(guān)于機制砂定義為：以巖石、卵石、礦山廢石和尾礦等為原料，經(jīng)除土處理，由機械破碎、整形、篩分、粉控等工藝制成的，級配、粒型和石粉含量滿足要求且粒徑小于4.75mm的顆粒。在2011年實施的國家標(biāo)準(zhǔn)《建設(shè)用砂》GB/T 14684—2011基礎(chǔ)上增加了整形、粉控工藝，對級配、粒型和石粉含量提出要求，目的在于推動機制砂技術(shù)指標(biāo)不斷完善，保障機制砂質(zhì)量。

2 目前攪拌站機制砂產(chǎn)品現(xiàn)狀

2.1 機制砂產(chǎn)品現(xiàn)狀

通過對5家攪拌站用機制砂的篩分分析可知：

（1）機制砂級配部分攪拌站用的機制砂2.36mm以上略微偏高，0.6mm和0.3mm兩檔分計篩余不滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。篩底＜0.075mm石粉部分略微偏高。

（2）級配呈現(xiàn)中間小，無連續(xù)級配。

（3）5種砂在不考慮粒型的情況下，單從數(shù)據(jù)上分析適合做普通砂，距離高性能混凝土用砂標(biāo)準(zhǔn)均有一定差距。

2.2 原因分析

前述5種機制砂樣不能作為混凝土攪拌站制備高性能混凝土用砂，其原因多種多樣，主要原因還是制砂設(shè)備和制砂工藝的不穩(wěn)定或者不完善而引起的，機制砂成品達不到GB/T 14684—2022國家最新標(biāo)準(zhǔn)要求。5組砂石樣品的中2.36mm篩余均超于標(biāo)準(zhǔn)，0.6mm、0.3mm篩余均低于標(biāo)準(zhǔn)。因此可以分析出上述機制砂，基本來自于同一類型的制砂設(shè)備。級配上呈現(xiàn)出“兩頭大、中間小”的啞鈴形分布。這樣的數(shù)據(jù)特性符合立軸式?jīng)_擊破碎機的特點。立軸式?jīng)_擊破碎機一般搭配振動篩分設(shè)備這種制砂工藝比較常見。

2.3 應(yīng)對方式

（1）采用不同尺寸篩網(wǎng)，例如3mm、4mm、5mm篩網(wǎng)等，便于提高篩分效率、調(diào)整級配。

（2）調(diào)整制砂機破碎腔型，將“石打石”破碎腔改為“石打鐵”，增加立軸式?jīng)_擊破碎機的破碎效率，可便于調(diào)整機制砂級配。但是針片狀含量會有一定量的增加。

（3）調(diào)整制砂機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將電機皮帶輪直徑加寬，增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、增加物料甩出速度，提高破碎效率，增加1.18～0.3mm顆粒的含量。

（4）增加一臺高速立軸式?jīng)_擊破碎機，專門負責(zé)處理5mm左右的返回料，提高制砂成品率。

（5）增加風(fēng)選系統(tǒng)，提高控粉能力。

上述方法是從石灰石機制砂樣品數(shù)據(jù)上分析。結(jié)合實際的應(yīng)對方式，加上制砂企業(yè)的實際操作和管理方式均不一樣，并不一定能完全解決機制砂級配上呈現(xiàn)出兩頭大、中間小的啞鈴形分布。主要是由于立軸式?jīng)_擊破碎機的設(shè)備性能、制砂原理決定了會產(chǎn)生上述類型機制砂。高速的沖擊破碎，加上一次成砂率≯40%（以普通石灰石為例），所以會產(chǎn)生一定量的小于0.075mm以下的石粉，大約比例在20%～30%之間，對原材料的利用率還有一定的提升空間。如果要想徹底解決石粉產(chǎn)生過多，提高成品砂中0.6mm、0.3mm區(qū)間的占比，要從根本上解決就需要尋找一款更適合于此類型的制砂設(shè)備和篩分設(shè)備。

3 改進方法

目前市場上適合石灰石制砂設(shè)備除立軸式?jīng)_擊破碎機以外，有棒磨機、對輥機、錘式破碎機、齒輥式破碎機、立磨等，以上設(shè)備在制砂方面都有各自的特點。配套篩分設(shè)備：滾筒篩分、振動篩分、高頻篩分設(shè)備等，有少數(shù)的搭配風(fēng)選設(shè)備。但是根據(jù)目前新國標(biāo)的要求，連續(xù)級配的要求大部分設(shè)備都并不能滿足，或者投資過大。像棒磨機、立磨產(chǎn)生的0.6mm細顆粒部分較多，投資較大且并不適合完全采用干法制砂的工藝；錘式破碎機、齒輥式破碎機等，雖然石粉產(chǎn)量不高，但是0.6mm、0.3mm區(qū)間的占比略微較低；對輥機的0.6mm、0.3mm占比相對較多，但是粒型相對較差，球形度不高。根據(jù)即將實施的GB/T 14684—2022最新標(biāo)準(zhǔn)要求，機制砂有連續(xù)級配、0.15mm粒徑的產(chǎn)生比例控制在20%左右，而且工藝中需要有粉控設(shè)備。如若完全滿足上述要求，需要一款無論是設(shè)備原理、產(chǎn)量、連續(xù)級配、粒型或者新增石粉比例都需要在合理的范圍的制砂設(shè)備及篩分、粉控設(shè)備。

目前市場上有一種新型制砂裝備——柱碎機，該設(shè)備原理結(jié)合了各制砂機的優(yōu)點，采用料層碾壓、搓揉、剪切式破碎的原理。適合于0～5mm石屑、小于31.5mm的石子制砂。其料層碾壓破碎在破碎腔內(nèi)物料之間相互磋磨，保證成品機制砂粒型的同時，0.6mm以下的占比均可以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，提高成砂率。通過強制擠壓排料的方式，抑制了新增石粉的產(chǎn)生，新增石粉在10%以內(nèi)。

設(shè)備破得好，分選設(shè)備也要搭配得當(dāng)，才可以發(fā)揮制砂工藝的最大優(yōu)勢。企業(yè)自主研發(fā)生產(chǎn)了一種風(fēng)選設(shè)備——高效多級選砂機。該設(shè)備原理：完全采用氣體進行粗細顆粒的分選，且自帶粉控裝置。通過調(diào)節(jié)風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓，可以實現(xiàn)在線級配調(diào)整。完全打破常規(guī)的篩分理念，無堵篩、粉塵控制精度高。分離效率可以達到80%～90%。與機制砂接觸部位采用耐磨鋼板，與粉塵接觸部位采用耐磨陶瓷，易損件壽命長達3年以上。

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