河卵石在破碎和篩洗過程中,細粉流失嚴重,成品砂中的石粉含量不能滿足碾壓混凝土對細骨料的質(zhì)量要求。若采用人工制砂的辦法回收天然砂中的石粉,很難解決粉、泥分離的問題。解決河卵石機制砂中石粉含量不足的有效途徑是制備石粉、再進行摻混,用以解決碾壓砂中石粉含量不足的問題。
隨著機制砂技術的發(fā)展,河卵石人工制砂也越來越普遍,一方面是級配調(diào)整的需要,粗骨料比例較大,而砂比例相對較小,利用河卵石進行制砂,另一方面是滿足成品料質(zhì)量所必須采用人工補充制砂,從河卵石的特性來看,原料中砂有以下幾個方面需要補充和調(diào)整:一是原狀砂總量不足,二是石粉含量遠低于碾壓混凝土用砂質(zhì)量要求。
從成品料需求來看,碾壓砂石粉含量要求為14~20%,制砂過程中免不了沖洗和開挖損耗,補充砂比例會增大,因此補充制砂是必須的,而且還要保證碾壓混凝土用砂的石粉含量指標。
傳統(tǒng)的機制砂方案都是是采用制砂,制砂具有產(chǎn)品粒型好,細度模數(shù)和產(chǎn)量穩(wěn)定的優(yōu)點,但制砂也有鋼耗、能耗大、占地面積大的缺點,同時,因為棒磨制砂是濕法生產(chǎn),即使采用石粉回收工藝也必將造成大量工程需要的石粉流失。
隨著制砂技術的發(fā)展,制砂已大量采用,立軸制砂具有效率高、產(chǎn)品含粉率高、占地面積小等優(yōu)點。但缺點是其產(chǎn)品級配不合理,存在成品砂中間級配缺失的現(xiàn)象。為了彌補各自的缺點,可以采用和棒磨聯(lián)合制砂的方式。為充分發(fā)揮聯(lián)合制砂的優(yōu)勢,應以制砂為主,主要是為了充分發(fā)揮制砂的效率,盡可能采用干法生產(chǎn),以減少石粉的流失,同時,為了彌補制砂產(chǎn)品中間級配缺失的問題,采用制砂以調(diào)整產(chǎn)品級配,使終成品砂級配優(yōu)良。
在終成品砂不能滿足碾壓混凝土用砂含粉率指標時,采用獨立的制粉生產(chǎn)工藝,以補充石粉。
在一般的制砂方案中,將小于80mm的河卵石混合料進入進行破碎,以獲得盡可能多的小于5mm的產(chǎn)品。對于河卵石制砂系統(tǒng)而言,由于小于80mm的粗骨料大部分為天然原狀河卵石(經(jīng)過粗碎和中碎破碎過的粗骨料只占少部分),而未經(jīng)過粗碎和中碎破碎過的天然原狀河卵石基本不存在裂隙節(jié)理,且其抗壓強度較高(為246MPa),如直接進入制砂則效果較差,因而,為了提高河卵石制砂的效果,僅采用大石作為原料,并在進入立軸破之前進行一次“預破碎”:即把大石先進入進行破碎,將原狀卵石破碎,即使較硬的原狀卵石(主要是小石)未得到有效破碎,在通過破碎腔的時候,大都會產(chǎn)生裂隙,為立軸破的有效破碎提供條件。同時,在進行預破碎加工時,也將產(chǎn)生一部分砂,給成品砂以有益的補充。
經(jīng)過“預破碎”的河卵石為原料,“石打石”腔型的的成砂率平均達到約29%,高于傳統(tǒng)直接用級配河卵石加工工藝的成砂率。
經(jīng)過立軸制砂后,砂量得到大幅提高,但是制砂其產(chǎn)品級配不合理,存在成品砂中間級配缺失的現(xiàn)象,導致原狀砂和立軸破生產(chǎn)的混合砂產(chǎn)品級配不合理。為此,調(diào)整成品砂級配的方案是采用傳統(tǒng)的棒磨制砂方案。
棒磨制砂的原料采用經(jīng)過細腔型破碎后的5~20mm產(chǎn)品,這部分經(jīng)過“預破碎”的骨料進入棒磨制砂其制砂效果好、效率高。通過調(diào)整棒筋的數(shù)量、比例以及水量可以獲得所需要的那部分中間級配的砂,與之前生產(chǎn)的砂混合后,達到級配和細度模數(shù)都合理的目的。
石粉回收的前提是洗砂機的溢流物中含有大量石粉。對天然河卵石制砂系統(tǒng)而言,毛料取自于河床或河灘,石粉含量由水流流速所決定,在流速較大的區(qū)域,則天然料中的細粉被河水帶走,毛料中的石粉含量本身不能滿足混凝土的要求;對于流速較小的灘地而言,天然石粉將會在這一區(qū)域沉淀,其石粉含量會相對較高,但是,相應的含泥量同樣會較大,經(jīng)過篩分洗滌后,的溢流中不僅僅是石粉,同時也含有對混凝土強度有害的泥。
長江流域四川段的每年汛期由于河流歸槽流速超過2.0m/s,大量的走砂使細骨料中的細粉被水流帶走,從而細粉含量先天不足。正是因為這樣,原狀砂的石粉含量一般不會超過5%。
經(jīng)過生產(chǎn)的砂因為是干法生產(chǎn),其石粉含量相對較高,一般可達到17%,經(jīng)棒磨機生產(chǎn)的砂其石粉含量一般為11%左右,這樣原狀砂和機制砂(和棒磨機等破碎而生產(chǎn)的砂)混合后的砂產(chǎn)品石粉含量為11%左右。
大多數(shù)工程的常態(tài)混凝土用砂的含粉率為6~13%,而碾壓混凝土用砂的含粉率為14~20%,由上述生產(chǎn)的混合砂石粉含量只能滿足常態(tài)混凝土石粉含量要求,若需滿足碾壓混凝土用砂的石粉含量要求,還需增加制粉生產(chǎn)工藝。
天然砂石系統(tǒng)的制粉一般采用傳統(tǒng)的制粉的生產(chǎn)工藝,或直接在水泥廠采購其半成品:石粉,但傳統(tǒng)的制粉具有占地面積大、鋼耗大的缺點。而選用磨粉機制粉,能夠達到很好的效果。
細骨料中所含的細粉在混凝土拌和過程中應該是分散的,不應粘結成塊,同時因拌和物中成團的石粉會被水泥裹住,會在混凝土中形成非膠結性的塊體,導致混凝土性能降低、增大混凝土的收縮,降低耐久性,細粉的存在也不應過多的增大混凝土拌和物的需水量,否則應加以控制。
將石粉直接摻配運送成品常態(tài)砂的膠帶機上(濕摻法)的問題是:石粉直接與尚未完成脫水、含水量較高的天然砂進行混合,將導致石粉被水裹住,形成石粉小團,而這部分塊體在混凝土拌和過程中也不易解體,將會導致混凝土性能降低;同時,由于僅進行了預脫水的砂含水量較大,石粉在摻合的過程中吸收大量的水份,形成石漿狀。摻合后的細骨料經(jīng)檢驗很不均勻。
針對濕摻法存在的具體問題,摻配成品砂料源應為經(jīng)自然堆存脫水合格(含水率小于6%)的常態(tài)砂,可以設置碾壓砂預脫水堆場,擬混摻石粉的未經(jīng)脫水的常態(tài)砂在碾壓砂預脫水堆場分區(qū)堆存,待其滿足含水率條件后再進行石粉混摻。
石粉摻配工藝流程見圖1。
為使碾壓砂含粉率控制在14~20%的范圍內(nèi),并保持穩(wěn)定。其一,首先根據(jù)碾壓砂預脫水廊道內(nèi)給料弧門,確定弧門開度,通過試驗檢測,計算出一個地弄內(nèi)的輸送量;其二,同時對將被用來摻粉的、含水量穩(wěn)定的常態(tài)砂進行石粉含量檢測;其三,根據(jù)檢驗得到的石粉含量數(shù)據(jù)和地弄內(nèi)輸送量以及目標石粉含量計算出需添加的石粉量;其四,再根據(jù)轉速和輸送石粉量的關系,通過試驗確定螺旋輸送機的轉速。終在輸送碾壓砂的膠帶機末端或堆場上取樣試驗,測定出實際含粉率,并立即反饋螺旋輸送機,與目標含粉率比較,如不合格,則調(diào)整其轉速,并取樣試驗,如不合格,則再次調(diào)整螺旋輸送機轉速,如此反復,直合格為止。
石粉摻加時,石粉覆蓋在成品常態(tài)砂上方,每通過一條膠帶機產(chǎn)生一次跌落,同時產(chǎn)生一次常態(tài)砂和石粉的摻混,再進入成品碾壓砂堆場。在工藝上,兩條膠帶機之間,在卸料的膠帶機機頭安裝一攪拌機(類似于砂漿攪拌機),在跌落過程中將物料攪拌一次后再進入下一條膠帶機,使二者摻混均勻。摻合好的細骨料由裝載機裝料,由自卸汽車運往拌和系統(tǒng)汽車受料坑,或直接經(jīng)膠帶機運往拌和樓,這樣,摻合后的砂經(jīng)過多次摻混,完全可以保證送入到拌和樓的碾壓砂中的石粉分布均勻。
天然砂摻石粉,不能在洗砂機出口膠帶機上進行,因僅經(jīng)過預脫水后的成品砂含水量較大,摻合過程中易產(chǎn)生粉團,摻混只能在經(jīng)過堆存自然脫水后的成品砂中進行。
在混摻的過程中,容易產(chǎn)生粉塵造成環(huán)境污染,可以采取相應的措施后可滿足環(huán)保要求。