行业难题：机制砂级配调整技术及应用分析

一、机制砂级配定义及作用

根据国家标准定义，级配是集料各级粒径颗粒的分配情况，可通过筛析试验确定。对于砂石建筑材料，国家标准GB14684《建筑用砂》规定，机制砂的颗粒级配及级配类别应符合下表的规定，对于砂浆用砂，4.75㎜筛孔的累计筛余应为0，砂的实际颗粒级配除4.75㎜和0.6㎜筛档外，可以略有超出，但各级累计筛余超出值总和应不大于5%，像德国的对砂的要求，要符合富勒级配曲线。国内对机制砂的要求是满足二区中砂。

机制砂的级配对新拌混凝土的工作性影响很大，也影响硬化混凝土的许多性能，如强度、变形性能、热学性能等等，也会影响混凝土的生产成本。较好的集料级配可以在较少的用水量的条件制备出工作性好的混凝土混合料，并能保证成型时不离析，得到均匀密实的混凝土。既保证了混凝土工程的施工质量，改善了混凝土的性能，又降低了混凝土的成本。

二、级配调整的关联因素及技术方向

在机制砂石生产中，由于料源岩性的地域性、砂石工艺设备的多样性，生产操作不规范性，导致机制砂在颗粒级配方面的形式上千差万别，主要表现为：机制砂颗粒超径比例过高，机制砂细度模数偏大或偏小，级配不连续或0.6-2.36的颗粒偏少，颗粒级配稳定性较差等问题，加上混凝土或砂浆施工方面的要求的不同，，给机制砂的使用带来一定的负面影响，不利于机制砂的广泛推广，也给机制砂设备企业及砂石企业造成较大的困惑，想尽各种办法对机制砂的颗粒级配进行优化调整和控制，希望机制砂的级配能够实现有效的调整控制成为机制砂石企业和砂石企业共同的目标，根据试验和生产实践，一般可以通过工艺流程、破碎机类型、料源级配、筛子及筛网尺寸、细颗粒及石粉分离等几个方进行级配调整。下面对生产中对机制砂颗粒级配产生影响的主要因素和如何进行级配调整进行系统分析：

1、工艺流程及破碎主机的影响

目前机制砂生产的工艺流程非常的多，主要是这几种：

1）辊破碎机+筛分；

2）反击式破碎机+筛分机械；

3）立轴破碎机+棒磨机+筛分机械；

4）立轴式破碎机+筛分机械+砂石粉分离设备（空气筛）等等；

虽然各种工艺流程都能够生产出机制砂，但基本上难以落入二区中砂，目前充行业发展来看，立轴破碎机或反击破碎机容易让机制砂级配达到要求。特别是辊式破碎机或圆锥破碎机直接生产机制砂粒形也较差，针片状特别多，只能勉强使用，使用时要对混凝土砂浆配方进行必要的调整以满足使用要求。

2、料源的影响

料源岩性及其级配主要生产机制砂的重要因素，岩石可碎性不好，岩石出现风化或软岩（强度小于30MPa），含泥量较大且生产中不能较好的剔除，容易造成细颗粒特别，颗粒级配完全不符合国家标准要求，混凝土性能和成本均受到较大的影响，比如，一种风化花岗岩，风化等级为强，抗压强度小于40Mpa；破碎后0.6mm以下的颗粒占到60%以上（见下图），细颗粒严重偏高，虽然落入了二区，但细度模数只有1.9，不适合混凝土直接使用；

破碎机的料源也对机制砂级配产生影响，如果用立轴式冲击破碎机制砂，料源中5mm以下的太多，也难以达到较好的效果，一般在生产中，5mm以下的颗粒不应超过20%，第一容易造成细颗粒偏多，特别是石粉增多不易于分离，对石粉分离设备压力也较大。

3、筛分设备及筛网尺寸的影响

机制砂石生产中，筛分是作为非常关键的环节，筛分机械的选择至关重要，如果选用概率筛，筛分的精度就要比厚层筛或直线筛要小些，容易出现超径或逊径的问题，所以在制砂线工艺流程设计中，对筛分设备的选择要予以重点考虑，如机制砂用于干混砂浆，那么就尽量不要使用概率筛，容易导致级配不符合要求。

在生产实践和试验中，筛子的筛网尺寸与级配或细度模数有非常大的关系，一般认为筛网可以直接控制2.36以上的机制砂颗粒百分含量。很多生产企业为了增大产量，过分的加大筛网尺寸、完全不考虑筛网对级配调整的影响。其实、机制砂设备企业和砂石生产企业，应充分关注筛网对机制砂级配调整的作用，筛网的选择作为级配调整的核心方法，并结合岩性、破碎特点等选择合适的筛网。

4、石粉分离技术的影响

在生产机制砂过程中，不是是湿法生产工艺、还是干法生产工艺，都必须通过一定方法剔除多余的石粉，在湿法生产中，通过洗砂机冲洗石粉，但同时有大量的0.3mm左右的细颗粒机制砂流失，造成成品砂级配不合理，在干法生产中，采用风选石粉，同样容易造成细颗粒流失，必须对吸走的细颗粒加以控制并将细颗粒尽量返回系统，对级配进行调整，达但是当细颗粒较多时，可以通过加大剔除量以满足成品砂级配要求。所以必须根据成品机制砂中细颗粒的含量多少，适当的调整生产设备参数，达到级配调整的目的。

三、生产实践的建议

1）机制砂生产中，级配调整的方式方法不要寄望于一种方法或某一台设备。要从系统层面上去考虑，级配调整能力才能得到有效保证；

2）对料源的控制和调整十分关键，控制超径或细颗粒的比例。如果选用干法立轴式破碎机制砂，5-30mm粒径的原料颗粒要70%以上。如果超径颗粒较多，可以增加设备进行预破碎，起到原料级配调整和增加产量的作用。

3）生产中要结合实际情况，对洗砂机转速或空气筛风量进行具体调整，满足成品机制砂的级配和石粉要求；

4）筛网的选择一定要专业化，找到最佳网孔尺寸，千万不能选择5mm以上的筛网，我们建议考虑3.0X3.0mm或者2.7x5mm的筛网，完全可以生产稳定合格级配的机制砂。

参考资料：《水电工程砂石骨料生产技术 》37页 赵小青

商品混凝土 张承志

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