建設用砂石是構筑混凝土骨架的關鍵原料、我國是世界最大的砂石生產國和消費國，砂石年產量高達200億噸。隨著環境保護觀念的日益增強，對天然砂石資源約束不斷趨緊，機制砂石逐漸成為我國建設用砂石的主要來源。機制砂具有產量和質量可控以及生產成本低的優勢，逐步成為天然河砂的綠色替代建筑材料。目前其占比已達80%以上。

機制砂在我國的混凝土行業已有六十多年應用史，在各項工程中得到了廣泛的應用，但是機制砂的生產工藝仍需要提升和改進。一方面，各個地區巖石種類及抗壓強度不同，另一方面，機制砂生產設備差異造成機制砂質量不同。基于不同地區機制砂選取母材要求和施工工藝存在差異，所以不同地區機制砂應用于混凝土中，因機制砂的級配、石粉含量、粒型等技術指標對混凝土工作性能、力學性能均會有不同程度的影響，尤其是機制砂的級配和石粉含量對機制砂混凝土性能的影響最大。

1 機制砂的定義

表 1為各標準對機制砂的要求。

2022年最新發布的國家標準《建設用砂》GB/T 14684—2022關于機制砂定義為：以巖石、卵石、礦山廢石和尾礦等為原料，經除土處理，由機械破碎、整形、篩分、粉控等工藝制成的，級配、粒型和石粉含量滿足要求且粒徑小于4.75mm的顆粒。在2011年實施的國家標準《建設用砂》GB/T 14684—2011基礎上增加了整形、粉控工藝，對級配、粒型和石粉含量提出要求，目的在于推動機制砂技術指標不斷完善，保障機制砂質量。

2 目前攪拌站機制砂產品現狀

2.1 機制砂產品現狀

通過對5家攪拌站用機制砂的篩分分析可知：

（1）機制砂級配部分攪拌站用的機制砂2.36mm以上略微偏高，0.6mm和0.3mm兩檔分計篩余不滿足國家標準要求。篩底＜0.075mm石粉部分略微偏高。

（2）級配呈現中間小，無連續級配。

（3）5種砂在不考慮粒型的情況下，單從數據上分析適合做普通砂，距離高性能混凝土用砂標準均有一定差距。

2.2 原因分析

前述5種機制砂樣不能作為混凝土攪拌站制備高性能混凝土用砂，其原因多種多樣，主要原因還是制砂設備和制砂工藝的不穩定或者不完善而引起的，機制砂成品達不到GB/T 14684—2022國家最新標準要求。5組砂石樣品的中2.36mm篩余均超于標準，0.6mm、0.3mm篩余均低于標準。因此可以分析出上述機制砂，基本來自于同一類型的制砂設備。級配上呈現出“兩頭大、中間小”的啞鈴形分布。這樣的數據特性符合立軸式沖擊破碎機的特點。立軸式沖擊破碎機一般搭配振動篩分設備這種制砂工藝比較常見。

2.3 應對方式

（1）采用不同尺寸篩網，例如3mm、4mm、5mm篩網等，便于提高篩分效率、調整級配。

（2）調整制砂機破碎腔型，將“石打石”破碎腔改為“石打鐵”，增加立軸式沖擊破碎機的破碎效率，可便于調整機制砂級配。但是針片狀含量會有一定量的增加。

（3）調整制砂機轉子轉速，將電機皮帶輪直徑加寬，增加轉子轉速、增加物料甩出速度，提高破碎效率，增加1.18～0.3mm顆粒的含量。

（4）增加一臺高速立軸式沖擊破碎機，專門負責處理5mm左右的返回料，提高制砂成品率。

（5）增加風選系統，提高控粉能力。

上述方法是從石灰石機制砂樣品數據上分析。結合實際的應對方式，加上制砂企業的實際操作和管理方式均不一樣，并不一定能完全解決機制砂級配上呈現出兩頭大、中間小的啞鈴形分布。主要是由于立軸式沖擊破碎機的設備性能、制砂原理決定了會產生上述類型機制砂。高速的沖擊破碎，加上一次成砂率≯40%（以普通石灰石為例），所以會產生一定量的小于0.075mm以下的石粉，大約比例在20%～30%之間，對原材料的利用率還有一定的提升空間。如果要想徹底解決石粉產生過多，提高成品砂中0.6mm、0.3mm區間的占比，要從根本上解決就需要尋找一款更適合于此類型的制砂設備和篩分設備。

3 改進方法

目前市場上適合石灰石制砂設備除立軸式沖擊破碎機以外，有棒磨機、對輥機、錘式破碎機、齒輥式破碎機、立磨等，以上設備在制砂方面都有各自的特點。配套篩分設備：滾筒篩分、振動篩分、高頻篩分設備等，有少數的搭配風選設備。但是根據目前新國標的要求，連續級配的要求大部分設備都并不能滿足，或者投資過大。像棒磨機、立磨產生的0.6mm細顆粒部分較多，投資較大且并不適合完全采用干法制砂的工藝；錘式破碎機、齒輥式破碎機等，雖然石粉產量不高，但是0.6mm、0.3mm區間的占比略微較低；對輥機的0.6mm、0.3mm占比相對較多，但是粒型相對較差，球形度不高。根據即將實施的GB/T 14684—2022最新標準要求，機制砂有連續級配、0.15mm粒徑的產生比例控制在20%左右，而且工藝中需要有粉控設備。如若完全滿足上述要求，需要一款無論是設備原理、產量、連續級配、粒型或者新增石粉比例都需要在合理的范圍的制砂設備及篩分、粉控設備。

目前市場上有一種新型制砂裝備——柱碎機，該設備原理結合了各制砂機的優點，采用料層碾壓、搓揉、剪切式破碎的原理。適合于0～5mm石屑、小于31.5mm的石子制砂。其料層碾壓破碎在破碎腔內物料之間相互磋磨，保證成品機制砂粒型的同時，0.6mm以下的占比均可以滿足國家標準要求，提高成砂率。通過強制擠壓排料的方式，抑制了新增石粉的產生，新增石粉在10%以內。

設備破得好，分選設備也要搭配得當，才可以發揮制砂工藝的最大優勢。企業自主研發生產了一種風選設備——高效多級選砂機。該設備原理：完全采用氣體進行粗細顆粒的分選，且自帶粉控裝置。通過調節風量、風速、風壓，可以實現在線級配調整。完全打破常規的篩分理念，無堵篩、粉塵控制精度高。分離效率可以達到80%～90%。與機制砂接觸部位采用耐磨鋼板，與粉塵接觸部位采用耐磨陶瓷，易損件壽命長達3年以上。

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