行業難題：機制砂級配調整技術及應用分析

一、機制砂級配定義及作用

根據國家標準定義，級配是集料各級粒徑顆粒的分配情況，可通過篩析試驗確定。對于砂石建筑材料，國家標準GB14684《建筑用砂》規定，機制砂的顆粒級配及級配類別應符合下表的規定，對于砂漿用砂，4.75㎜篩孔的累計篩余應為0，砂的實際顆粒級配除4.75㎜和0.6㎜篩檔外，可以略有超出，但各級累計篩余超出值總和應不大于5%，像德國的對砂的要求，要符合富勒級配曲線。國內對機制砂的要求是滿足二區中砂。

機制砂的級配對新拌混凝土的工作性影響很大，也影響硬化混凝土的許多性能，如強度、變形性能、熱學性能等等，也會影響混凝土的生產成本。較好的集料級配可以在較少的用水量的條件制備出工作性好的混凝土混合料，并能保證成型時不離析，得到均勻密實的混凝土。既保證了混凝土工程的施工質量，改善了混凝土的性能，又降低了混凝土的成本。

二、級配調整的關聯因素及技術方向

在機制砂石生產中，由于料源巖性的地域性、砂石工藝設備的多樣性，生產操作不規范性，導致機制砂在顆粒級配方面的形式上千差萬別，主要表現為：機制砂顆粒超徑比例過高，機制砂細度模數偏大或偏小，級配不連續或0.6-2.36的顆粒偏少，顆粒級配穩定性較差等問題，加上混凝土或砂漿施工方面的要求的不同，，給機制砂的使用帶來一定的負面影響，不利于機制砂的廣泛推廣，也給機制砂設備企業及砂石企業造成較大的困惑，想盡各種辦法對機制砂的顆粒級配進行優化調整和控制，希望機制砂的級配能夠實現有效的調整控制成為機制砂石企業和砂石企業共同的目標，根據試驗和生產實踐，一般可以通過工藝流程、破碎機類型、料源級配、篩子及篩網尺寸、細顆粒及石粉分離等幾個方進行級配調整。下面對生產中對機制砂顆粒級配產生影響的主要因素和如何進行級配調整進行系統分析：

1、工藝流程及破碎主機的影響

目前機制砂生產的工藝流程非常的多，主要是這幾種：

1）輥破碎機+篩分；

2）反擊式破碎機+篩分機械；

3）立軸破碎機+棒磨機+篩分機械；

4）立軸式破碎機+篩分機械+砂石粉分離設備（空氣篩）等等；

雖然各種工藝流程都能夠生產出機制砂，但基本上難以落入二區中砂，目前充行業發展來看，立軸破碎機或反擊破碎機容易讓機制砂級配達到要求。特別是輥式破碎機或圓錐破碎機直接生產機制砂粒形也較差，針片狀特別多，只能勉強使用，使用時要對混凝土砂漿配方進行必要的調整以滿足使用要求。

2、料源的影響

料源巖性及其級配主要生產機制砂的重要因素，巖石可碎性不好，巖石出現風化或軟巖（強度小于30MPa），含泥量較大且生產中不能較好的剔除，容易造成細顆粒特別，顆粒級配完全不符合國家標準要求，混凝土性能和成本均受到較大的影響，比如，一種風化花崗巖，風化等級為強，抗壓強度小于40Mpa；破碎后0.6mm以下的顆粒占到60%以上（見下圖），細顆粒嚴重偏高，雖然落入了二區，但細度模數只有1.9，不適合混凝土直接使用；

破碎機的料源也對機制砂級配產生影響，如果用立軸式沖擊破碎機制砂，料源中5mm以下的太多，也難以達到較好的效果，一般在生產中，5mm以下的顆粒不應超過20%，第一容易造成細顆粒偏多，特別是石粉增多不易于分離，對石粉分離設備壓力也較大。

3、篩分設備及篩網尺寸的影響

機制砂石生產中，篩分是作為非常關鍵的環節，篩分機械的選擇至關重要，如果選用概率篩，篩分的精度就要比厚層篩或直線篩要小些，容易出現超徑或遜徑的問題，所以在制砂線工藝流程設計中，對篩分設備的選擇要予以重點考慮，如機制砂用于干混砂漿，那么就盡量不要使用概率篩，容易導致級配不符合要求。

在生產實踐和試驗中，篩子的篩網尺寸與級配或細度模數有非常大的關系，一般認為篩網可以直接控制2.36以上的機制砂顆粒百分含量。很多生產企業為了增大產量，過分的加大篩網尺寸、完全不考慮篩網對級配調整的影響。其實、機制砂設備企業和砂石生產企業，應充分關注篩網對機制砂級配調整的作用，篩網的選擇作為級配調整的核心方法，并結合巖性、破碎特點等選擇合適的篩網。

4、石粉分離技術的影響

在生產機制砂過程中，不是是濕法生產工藝、還是干法生產工藝，都必須通過一定方法剔除多余的石粉，在濕法生產中，通過洗砂機沖洗石粉，但同時有大量的0.3mm左右的細顆粒機制砂流失，造成成品砂級配不合理，在干法生產中，采用風選石粉，同樣容易造成細顆粒流失，必須對吸走的細顆粒加以控制并將細顆粒盡量返回系統，對級配進行調整，達但是當細顆粒較多時，可以通過加大剔除量以滿足成品砂級配要求。所以必須根據成品機制砂中細顆粒的含量多少，適當的調整生產設備參數，達到級配調整的目的。

三、生產實踐的建議

1）機制砂生產中，級配調整的方式方法不要寄望于一種方法或某一臺設備。要從系統層面上去考慮，級配調整能力才能得到有效保證；

2）對料源的控制和調整十分關鍵，控制超徑或細顆粒的比例。如果選用干法立軸式破碎機制砂，5-30mm粒徑的原料顆粒要70%以上。如果超徑顆粒較多，可以增加設備進行預破碎，起到原料級配調整和增加產量的作用。

3）生產中要結合實際情況，對洗砂機轉速或空氣篩風量進行具體調整，滿足成品機制砂的級配和石粉要求；

4）篩網的選擇一定要專業化，找到最佳網孔尺寸，千萬不能選擇5mm以上的篩網，我們建議考慮3.0X3.0mm或者2.7x5mm的篩網，完全可以生產穩定合格級配的機制砂。

參考資料：《水電工程砂石骨料生產技術 》37頁 趙小青

商品混凝土 張承志

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