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论文精选 | 铁路工程机制砂质量控制技术研究

发布日期：2023-07-07 浏览次数：次

编者按：前国际经济形势复杂严峻，全球经济增长乏力，我国采取了一系列措施稳增长，经济发展呈现回升向好态势。基础设施工程建设是经济增长的重要支撑，现代化基础设施对砂石骨料和破碎装备提出了更高要求，以创新驱动，科技引领，推动砂石及装备产业绿色低碳高质量发展是必由之路。

为深刻理解国家和砂石行业最新政策、标准、规范，发挥科技创新对砂石产业高质量发展的引领作用，交流行业最新科技成果、新技术、新理念、新模式，探讨产业发展的新路径，促进产业结构调整，加快转型升级和创新发展步伐，为企业提供全面专业的战略指导，提高企业自主创新能力和核心竞争力，推动砂石和装备产业高质量发展，高效服务国家基础设施建设，助力我国经济稳增长，中国砂石协会定于2023年7月20日—22日在广东韶关召开第十届全国砂石骨料行业科技大会。

今日，中国砂石协会融媒体中心隆重推出科技大会精选论文（二）——铁路工程机制砂质量控制技术研究。

铁路工程机制砂质量控制技术研究

孔炳栋古坤明

（中国葛洲坝路桥工程有限公司，湖北宜昌 443002 )

摘要：机制砂在铁路工程已得到广泛应用，机制砂质量对混凝土的质量起到关键作用。结合某铁路工程砂石场的实际应用，从机制砂质量关键影响因素分析，研究机制砂质量控制技术，从而实现铁路工程精品机制砂的目的。

关键词：铁路工程；机制砂质量；影响因素；质量控制技术；精品机制砂

1. 引言

砂石骨料是建筑、公路、铁路、水电等基础设施建设用量最大、不可或缺的材料，与人类的生存和发展息息相关。根据相关行业经验，平均每消耗1吨水泥约匹配6吨砂石骨料，砂石骨料在混凝土中所占的比例超过70%，砂在砂石骨料中占比约40%。随着环保要求趋严，机制砂因价格低、制作原料充足、生产技术成熟等优点，机制砂已取代河沙主导地位，在工程建设中得到广泛应用。

机制砂质量对混凝土性能有很大影响。试验表明，机制砂细度模数偏低，将造成混凝土粘度增加、用水量及外加剂掺量增加，进而导致混凝土的收缩增大，强度降低。若砂的细度模数偏大，将使混凝土配合比中的砂率增加，导致混凝土的抗冻性、抗渗性、强度下降。MB值的增加，减水剂呈指数上升趋势，会显著降低混凝土的工作性能，混凝土强度等级越高敏感程度越高。机制砂压碎值增加，会导致混凝土流动性、强度和抗渗性减小，尤其对抗折强度影响更加明显。

本文结合某铁路工程砂石场实际应用，讲述机制砂质量关键影响因素，分析研究机制砂质量控制技术，为铁路工程生产精品机制砂提供参考。

2. 工程概况

某铁路工程自采砂石场位于海拔4300米青藏高原，由开采区及生产加工区两部分组成，生产加工区毛料设计处理能力600t/h，成品料设计生产能力520t/h，可生产63mm～31.5mm、31.5mm～19mm、19mm～9.5mm 、9.5mm～4.75mm和<4.75mm 共五种骨料。

开采区属高原盆地地貌，最高标高+4355m，最低标高+4250m。主要为三叠系上统图姆沟组二段灰岩，岩体节理裂隙较发育，一般分布多组节理，地表出露岩体以弱风化为主。岩体呈中厚层状，厚度大，空间分布广，整个山体均连续分布本套地层，岩性单一。岩体坚硬，抗压强度为62～72MPa，节理裂隙发育。根据《铁路天然建筑材料工程地质勘察规程》（TB 10084-2007）规定，试验室对母材硫酸盐及硫化物含量、氯离子含量、碱活性、吸水率、母岩单轴抗压强度等项目进行试验检测，依据《铁路混凝土工程施工质量验收标准》（TB 10424-2018）对骨料的检测参数进行判定，满足铁路混凝土用骨料标准规定值要求。具体试验结果如下：

表1 骨料试验结果统计表

3 铁路机制砂规范要求

参照《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2018、《铁路混凝土》TB 3275-2018及《铁路机制砂场建设技术规程》Q/CR 9570-2020等规范要求，机制砂质量要求如下：

（1）机制砂颗粒级配

机制砂的细度模数应控制在2.3～3.4，根据工程需要，精品机制砂要求细度模数控制在2.3～3.0，颗粒级配采用累计筛余百分比表示，并符合表2的规定。

表2 机制砂的颗粒级配范围

（2）机制砂石粉含量要求

机制砂石粉含量应符合表3的规定。

表3 机制砂的石粉含量

（3）机制砂压碎指标

机制砂压碎指标应符合表4的规定。

表4 机制砂的压碎指标

（4）机制砂其它指标

机制砂其它指标与母材岩性相关联，实际生产过程中一直稳定，均满足规范要求，本文中不再叙述。

4. 机制砂质量控制技术

4.1机制砂工艺

砂石场地处高寒地区，周围生态脆弱，加工系统采用干法生产，减少对周围环境影响，同时避免冬季难施工的问题。系统生产采用“三段破碎+制砂”工艺，粗碎选用1台颚式破碎机，中细碎选用2台反击式破碎机，超细碎选用2台立轴破，筛分选用4台3YKR3060圆振筛。砂石场工艺流程简图见图1。

图1 砂石场工艺流程简图

制砂工艺选用“反击破+立轴破”制砂，风力选粉工艺。中细碎反击破破碎料，通过第一筛分分级半成品砂进入选粉车间，超细碎立轴破生产的破碎料通过第二筛分分级半成品砂进入选粉车间，通过选粉机剔除富余的石粉，成品干砂经拌湿机拌湿后进入成品砂堆场。主要设备清单见表5。

表5 加工系统主要设备清单

4.2颗粒级配及细度模数控制

砂石场试生产阶段，第一筛分砂筛网孔径均为3mm，第二筛分1台砂筛网为4.75mm，另一台砂筛网为3mm。机制砂颗粒级配见图2，细度模数见表6。

图2 机制砂颗粒级配曲线图

表6 机制砂细度模数及石粉含量表

颗粒级配满足规范要求，细度模数未达到精品砂的要求。

现场分别取样反击破、立轴破流量及破碎料中砂的颗粒级配占比，详见表7，为技改提供了基础数据。

表7 机制砂流量、细度模数及石粉含量表

根据加权平均原理，第一筛分砂筛网（每层由4张筛网组成）孔径由原（3.0、3.0、3.0、3.0）mm调整为（2.6、2.6、2.6、2.6）mm，第二筛分砂筛网孔径由原（4.75、4.75、4.75、4.75）mm、（3.0、3.0、3.0、3.0）mm分别调整为（4.75、2.6、2.6、2.6）mm、（2.6、2.6、2.6、2.6）mm，成品砂颗粒级配见图3，细度模数见表8。