水利工程中干法制砂技術研究

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隨著干法制砂的推廣使用，其優越特性已經非常明顯，濕法制砂雖然成品品質也不低，但是它有著致命的缺陷：一是成品含水量大，遠遠超過5%，需要再經過處理才能滿足工程規定的含水量；二是石粉材料的流失較為嚴重，間接的提高了成本，同時也對環境造成了污染，一般工程濕法制砂，石粉的含量大概在7%左右，和規定的混凝土石粉含量還有較大差距。在干法制砂時，施工人員需要注意原材料的含泥量和含水量。對于剩余石粉可以采用空氣分級機來處理，其作用原理是通過空氣吸收來達到分散浮游石粉的目的，當原料的含水量超過2%時效果不明顯。而且值得工作人員注意的是干法制砂機的破碎比不宜過大，以免產生更多的浮游石粉，給空氣分級機吸收、分離石粉帶來困難。如果含泥量過高，應當采取相應的措施降低含泥量，否則不可采用干法制砂。干法制砂的規模最好控制在200t/h以內，這是因為大規模的干法制砂會使得石粉的回收和分離控制更加復雜、困難，降低了系統的可靠性。

根據水工瀝青混凝土骨料組成,茅坪溪礦料加工分為3部分,粒徑20～2.5mm稱粗骨料,粒徑2.5～0.074mm稱細骨料(砂),粒徑<0.074mm稱填充料(石粉),其組成比例為56：32：12,其中細骨料及石粉的生產是系統加工工藝的關鍵。由于石粉含水量要求≤0.5%,所以由料場開采的石灰巖塊石料加工,采用全干法生產。石粉和細骨料的生產采用了立式復合破碎機和柱磨機相結合的方法，成品砂外形方正，較為粗糙，完全符合水工瀝青混凝土的要求，可以作為細骨料使用，用直線振動篩進行分級，用機械式分選機對石粉進行分離和回收，系統設備全封閉運行，在保證成品質量的同時對環境也沒有造成污染。經過生產實踐證明，本系統所用破碎機以及分級產品的質量都符合工程設計的要求，對干法制砂有一定的指導意義。棉花灘水電站為碾壓混凝土大壩,混凝土骨料采用壩址右岸上游約2.5km處的背頭坑料場開采的人工料進行加工。石料為中粗黑云母花崗巖,經試驗測試制成砂后云母(琉璃)含量<2%,符合質量要求。經過對混凝土骨料加工工藝的研究,最終確定采用全干法生產工藝,該骨料加工系統全部采用瑞典SVEDALA公司設備,細碎及制砂采用2臺巴馬克9000型“石打石”破碎機。由于加工系統一破、二破采用顎式破碎機和旋回破碎機進行生產,為調整≤40mm碎石顆粒形狀,細碎及人工砂生產采用聯合生產工藝流程。在生產中,為適應各種運行工況,專門對巴馬克的成品砂性能進行了生產試驗和測試,以單臺B9000供料量300t/h和200t/h分別進行人工砂質量檢測,檢測時分別在兩臺巴馬克上進行5種進料口開度試驗,檢測結果如表1、表2。通過檢測結果可以看出，干法制砂工藝的成品砂粒度模數已經達到規范標準，可以用于水工混凝土的制作，石粉含量相對偏高，一般正常情況是在8%~17%之間，主要原因是由于棉花灘水電站大壩為RCC混凝土。考慮到地質因素，系統生產的時候沒有分離石粉，直接采用了成品砂。

綜上所述，相比于濕法制砂，干法制砂的優點明顯，特點鮮明，但是具體采用哪種工藝還是要結合工程和骨料的情況，通過抽樣進行水工混凝土試驗與濕法制砂的結果進行比較，然后再決定。同時，在采用干法制砂工藝的時候，工作人員應當注意以下幾點：第一,在對混凝土配合比進行試驗的時候，需要分析石粉對混凝土性能的影響；要嚴格控制制砂原料的含水和含泥量，最好在骨料生產時進行分離操作，將含水和含泥過高的過濾掉，以免對成品砂的質量造成影響。含水量應當不超過2%，以保證石粉的分離和成品砂的篩選。含泥量沒有一個明顯的數值，但是在選取原料的時候要盡量選擇粉細料含量少的，必要時候可采用濕法制砂；全程生產應當封閉進行，以免雨水天氣對骨料造成損壞。第二,根據工程情況選擇最適合的制砂設備和施工工藝。盡量不要使用過度破壞設備以便給石粉處理帶來更大的困難，同時簡化生產流程以便于管理。如果采用干法制砂,要做好石粉控制措施以提高系統整體的技術指標,回收利用好干法制砂剩余的石粉，避免造成浪費和環境污染。

本文作者：武輝工作單位：湖北大禹水利水電建設責任有限公司