乾法制砂

乾法制砂生產線：擺脫了環境限制、降低了生產成本、人工砂的級配更好、更加利於環保，而且不受水源和環境的限制。

基本介紹

• 中文名：乾法制砂
• 套用：機制砂
• 時間：80年代初
• 方法：由岩石破碎

發展

研究機制砂是指由岩石破碎，經篩分後粒徑在5mm以下的大小不同的顆粒。機制砂套用最早是從石屑開始，80年代初，住宅建設進入高潮，天然卵石無法滿足房屋構件生產的需要，碎石廠應運而生。當時，石屑作為廢物被大量拋棄，一些預製構件廠將石屑運回，用於小構件的生產，主要替代特細砂，試驗發現石屑替代特細砂後試件強度大幅度提高。之後，石屑逐步擴大到在預應力空心板中使用，經檢測發現，不僅每立方米混凝土可節約15～19公斤水泥，而且構件質量得到改善。正式開發套用機制砂，並進行系統試驗研究的單位是鐵五局成渝高速公路指揮部。

1990年5月，成渝高速公路中梁山隧道開始建設，為降低工程造價，減輕從四川簡陽購買天然中砂的壓力，成渝高速公路指揮部決定在普通混凝土、泵送混凝土、防水混凝土、噴錨支護和砌石砂漿中全面使用機制砂。為此，就近建了四條專業砂石生產線，並就地取材，利用工程開挖的石灰岩作為原材料，總計生產了約10萬噸機制砂，共澆築混凝土12.6萬m3，砌石1.7萬m3。為了獲取科學的結論，抽取了2583組各種試件，對機制砂及機制砂配製混凝土的工作性能、物理力學性能、長期耐久性能進行了較系統的試驗研究，大量數據證明，機制砂在成渝高速公路工程中的套用是成功的。從而，為重慶市機制砂開發套用奠定了基礎。

1993年，重慶建科院開展了用長江鵝卵石破碎生產的機制砂配製C50高強混凝土的試驗研究，並成功套用於鵝嶺鷹冠大廈工程。重慶建科院相繼又開展了石灰石機制砂配製混凝土的研究工作。其實，精明的企業家們早就盯上機制砂這塊領地和它潛在的經濟效益。只是在等待生產條件成熟的時機。重慶市建科院、重慶建築大學、重慶交通學院、一些大型施工企業和攪拌站，都加大了對機制砂或石屑配製混凝土的套用試驗研究，均取得很好的成果。

1999年，在市建委和市技術監督局的重視和支持下，由市建委下達編制《混凝土用機制砂質量標準與檢驗方法》的科研任務，該課題主要由重慶市建科院承擔。課題組在認真總結機制砂套用研究成果的基礎上，又進行了大量試驗和調研工作。主要針對市內6家機制砂廠和不同的制砂工藝流程的產品，以及重慶小泉、樂山一帶碎石廠所生產的石屑，進行篩分、級配、含粉量、壓碎指標等性能的測試和對比研究，共取得近千個數據。

課題組在編制過程中還參考了雲南和貴州的地方標準，以及其它行業標準，在2000年7月21日完成了重慶市地方標準《混凝土用機制砂質量標準及檢驗方法》的編制工作，並通過了市建委組織的專家組鑑定，經重慶市技術監督局批准為地方強制性標準，於2000年11月20日發布實施。自此以後，重慶工程界對機制砂的認識發生了很大的轉變，相當多的重點工程，如黃花園大橋、鵝公岩大橋、嘉陵江複線橋等工程都使用了機制砂。重慶生產的機制砂逐步地替代了四川簡陽中砂，取得了顯著的社會效益和經濟效益。重慶武隆江口電站、渝合、渝竹、渝黔高速公路以及重慶輕軌一號線等工程也開始大規模使用機制砂

特點

系統試驗與工程套用均表明：石灰岩機制砂配製的高強、普通、抗滲、泵送混凝土、與天然中砂混凝土一樣具有優良的物理、力學、長期耐久性能，完全可以替代四川德陽和簡陽中砂。山友機械工程技術人員還根據機制砂稜角多、0.315mm以下顆粒少、含粉量較大、配製的混凝土流動性差，不利用於泵送的缺點，研究出機制砂和特細砂複合後配製泵送混凝土的最佳化方案，解決了機制砂混凝土可泵性差，易堵管的技術難題。

(1) 工藝流程設計科學、合理，有效保證機制砂的質量和產量；

(2) 可以破碎中、高硬及特硬物料；

(3) 自動化配置高，最大限度的減少人力資源的成本；

(4) 成品砂級配優、細度模數可調；

(5) 設備運行時噪音小、粉塵污染少。

目前，機制砂石生產線已在全國各地廣泛投入使用，所產砂、石各項性能指標完全符合國家《建築用砂》GB14684-2001、《建築用卵石、碎石》GB14685-2001標準，該生產線設備的開發和推廣對機制砂取代天然砂開啟了歷史先河。

優勢

(1) 保護建設沿線生態環境

天然砂越來越少，能夠採挖區域與河流，經過多年開採，資源在迅速減少，有的地區天然砂已枯竭或接近枯竭，有些地區與河流，為了保持自然景觀、保護江堤河壩、保護生態平衡，規定嚴禁開採。因此天然砂的數量和質量都遠遠滿足不了今後國家基礎設施建設及其它建設的需要，為此只有積極推廣機制砂，才能緩解這一突出矛盾。

(2) 機制砂質量可靠

機制砂的原材料是採用和碎石一樣高品質的岩石經破碎、篩選製作而成的，機制砂的品質非常穩定。機制砂的生產過程是在可控的情況下進行的，細度模數、級配、石粉含量都是可調可控的，而天然沙受所處環境的不同其級配和材質是有變化的，機制砂在總體品質上具有優勢。

(3) 生產機制砂可使大量廢石資源再利用

據了解，全國各地的一些採石礦經多年開採，尾礦（石屑）廢棄，堆積如山，既污染環境占用土地，又浪費資源，如福建一家碎石有限公司反映，生產1噸規格石料，將會產生0.2-0.25噸石屑尾礦，該公司每年生產200萬噸規格石料，即每年產生石屑尾礦50萬噸，全國各地採石廠按此比例計算，石屑尾礦數量十分可觀。生產機制砂是變廢為寶，既充分利用資源，解決了砂子不足的難題，又處理了大量尾礦；既減少了污染，又增加了財富。

（4）降低工程造價

機制砂的原料主要選用碎石生產後產生的廢料石屑（0~5㎜），其主要的開採、生產、破碎成本已經在碎石生產中分攤，如果是碎石、制砂複合生產線，其機制砂相當於白得，可大大降低砂、石料的總體採購成本。

選用機制砂一方混凝土可省水泥約17kg,可節省5元左右；並且可減少外加劑的使用量；

（5）滿足工程及時穩定的供應

採用天然河砂會受到天時、地域等的限制，在結冰期、洪水期等時期都有可能影響供應；由於資源的有限性，還有很多地區天然砂貯量不足、質量不合格，或者沒有天然砂，還有些地區因為環保政策禁采天然砂，這都要影響砂的供應和價格，從而影響工期和造價。

採用機制砂不受結冰期、洪水期影響，可以把生產線建在混凝土攪拌站、梁場等需用現場,按需生產、貯備，利用級配多餘部分碎石和石屑生產機制砂，可最大程度保證供應，為工程按期完成提供堅實的保障。生產費用，經濟效益非常可觀。

主要問題

機制砂在套用中有三項主要指標備受關註：含粉量、壓碎指標和細度模數。機制砂在生產過程中，不可避免地附帶有少量粒徑小於0.08mm的石粉。按天然砂質量標準，小於0.08mm顆粒定義為泥，而對泥的含量限制是非常嚴格的。機制砂中的石粉顯然與泥不同，大量試驗研究與工程套用實踐表明：機制砂中含有一定量的石粉對改善中低強度等級混凝土的工作性有較大的幫助，對混凝土強度幾乎沒有影響。但石粉含量較高時，對配製高強混凝土的強度有不利的影響。由技術要求可以看出一般的制砂生產線沒有對細度模數、石粉含量進行有效的調整控制技術，是很難做出質量穩定符合要求的機制砂，往往存在a細度模數偏大（一般>3.0~3.7），b石粉超標，c級配區中<0.6㎜比例偏小（往往低於30%）,並且污染大、故障率高，因此不適合套用於高等級混凝土建設工程。而高等級混凝土以C30~C80高性能混凝土為主。所用機制砂應達到如下技術要求：

序號	項目	≥C60	C30-C55	≤C30
Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
1	石粉含量%	<3.0	<5.0	<7.0
2	泥塊含量%	0	<1.0	<2.0
3	單級最大壓碎指標%	<20	<25	<30
4	細度模數	2.6-3.0
5	顆粒級配	級配區2
6	鬆散堆積緊度	>1350kg/m3

注石粉、泥塊含量以亞甲蘭試驗MB值<1.40為前提；

機制砂生產線，具有：

（1）細度模數及級配區調整：制砂機、砂石粉分離機配備變頻調速控制系統，可以根據原材料 的特性調整生產模式，達到快速方便調整機制砂的細度模數和石粉含量，是國內最先進的生產工藝。

（2）石粉含量（砂當量）調整：通過砂石粉分離機把石粉含量調整到使用要求範圍內。

（3）環保性能好：配備專用除塵系統，揚塵小、運行時噪音小於90dB。

（4）占地小，生產線布局緊湊，自動化程度高：平面占地35米×20米，生產運行每班只需2個工 作人員。

施工方法

乾法制砂生產線流程圖

乾法制砂生產線是由多個破碎設備組合而成的，包括：給料機、粗細碎機、制砂機、圓振動篩、洗砂機等，設備與設備間的物流傳送由輸送帶來完成，具體的流程示意圖如下：

制砂生產線流程圖

乾法制砂生產線中制砂設備的制砂原理

目前的立軸衝擊式破碎機有2種類型：“石打石”系列和“石打鐵”系列，2種類型都屬於“自衝擊破碎”。“ 石打石”系列是將一部分物料加速到一定速度，衝擊另一部分物料，利用物料之間的衝擊和渦動摩擦來破碎物料；“石打鐵”系列是將物料加速到一定速度，衝擊金屬襯板，利用物料和襯板間的衝擊和渦動摩擦來破碎物料。立軸衝擊式破碎機具有破碎比大、粒形好、處理量大、產品石粉含量相對較高、能耗較低、土建工程量小等優點，但是產品細度模數較高。

乾法制砂生產線缺點：

1、對砂石原料要求較高，料源中要嚴格控制泥土、有機物等雜質含量。

2、生產出的骨料，人工砂表面不如濕法生產出來的清潔，表面感觀性差。

3、PCL立式衝擊式制砂機是高速旋轉設備，在工作過程中產生較多粉塵，另外振動篩、輸送設備處也易產生粉塵，對設備封閉、除塵要求較嚴格，特別在乾燥颳大風季節或地區，粉塵污染較嚴重。

乾法制砂生產線石粉含量控制

無論採用乾法還是濕法人工砂生產工藝，都存在人工砂中石粉含量的問題。在水工建築方面要看建什麼樣的大壩，常態混凝土壩，石粉含量在6-18%，碾壓混凝土為10-22%。這裡“石粉含量”含義為“人工砂中顆粒小於0.15mm的砂粒含量”，應特別注意。

在GB/T14684-2001《建築用砂》國家標準中石粉含量（指顆粒小於0.074mm細粒含量）為3-7%，石粉含量控制在8-10%時，對各種強度的混凝土都起到了好的作用，對強度要求較低的混凝土，石粉含量可以用到15-20%。因此，只要不是泥土，無論乾法還是濕法生產工藝，人工砂石粉含量在滿足混凝土標號要求前提下，不必採用選粉或水洗工藝。這樣不僅成品砂產量高、設備投入少、操作維護簡單、人工砂成本低，而且不會破壞人工砂的級配，提高混凝土強度標號。只不過乾法人工生產出的人工砂，石粉含量在10%左右時，儘管檢測合格，同天然砂相比看上去給人感觀不好，應該加大宣傳力度，使混凝土攪拌站大膽放心使用。

選用乾法制砂生產線的依據

1、首先決定於人工砂石系統所處的地區和水資源情況、原料潔淨程度，以及對骨料、人工砂石粉含量、細度模數的具體要求。我國是一個水資源嚴重缺乏的國家，又是水資源污染較重的國家。如果原始條件允許，優先選用乾法生產工藝，次之採用半乾法生產工藝，最後採用濕法生產工藝。

2、從設備投入、占地面積大小、生產管理難易程度、人工砂石料加工成本考慮，也是優先考慮乾法，次之半乾法，最後是濕法。

3、系統規模較小時，可採用乾法生產，對主要揚塵點採用灑水、噴霧降塵或封閉通風機械除塵。但對於大規模的人工骨料系統，宜採用濕法生產，因為規模較大時，灑水、噴霧降塵效果較差，對主要車間全部封閉除塵難度很大。再者，對於常態混凝土而言，砂中的石粉含量一般會超標，需沖洗去掉一部分石粉及粗骨料表面的裹粉，以保證質量。但濕法生產時，必須採取措施控制制砂原料中的含水量，以提高產砂率，並且對生產廢水進行處理和回收利用。