《人工制砂技術的應用與發展-第一章》

摘要: 建筑業對砂石的大量需求，使得人工砂石取代天然砂石成為必然趨勢，同時也加快并推動了這一趨勢的發展進程。從質量指標不穩定的干式制砂技術、高耗能的濕式制砂技術到綠色環保型的半干式制砂技術，中國人工砂石生產技術走過了半個多世紀的歷程。“以破代磨、智能節能、低碳環保”的特大型綠色環保人工砂石系統的問世，引領了中國人工制砂工藝技術的發展潮流，其技術并日趨成熟; 運用智能化半干式專利生產技術生產出優于規范標準的低成本的高品質砂石骨料對高標號混凝土有著較大的貢獻。本文擬從中國水利水電第九工程局承建的砂石工程的歷程中分析綠色環保砂石的現狀與發展前景。

引言

人工砂石的問市至今已有 53 年的歷史，經過中國水利水電第九工程局( 以下簡稱水電九局) 3 代人的不斷探索、默默耕耘，成功地走出了一條建造人工砂石系統的獨特之路，掌握和總結了從系統設計、建筑安裝到生產運行管理一整套的人工砂石開采加工技術和經驗，創造出干式制砂第 1 代技術，引領制砂行業 20 年; 借鑒和發揚濕式制砂第 2 代技術 20 年; 2003 年創造出綠色環保半干式制砂第3 代技術，并擁有制砂前沿技術的發明專利和多項實用新型專利，擁有中國制砂行業的第 1 部工法。目前 “九局環保砂石，中國品牌砂石”已為建筑業砂石骨料發展奠定了堅實的基礎。本文將從水電九局 50 多年來在建筑用砂石發展中的研究與實踐，描述砂石骨料與混凝土強度及耐久性等主要指標的關系，同時向業內推廣低碳、節能、綠色環保的高品質人工砂石生產技術。

1 人工制砂技術的應用

建筑用砂石在上世紀初主要來源于大江大河和古河床灘地。上世紀 50 年代新中國成立后百廢待興，大興土木需要大量使用砂石料，當時采用的砂石料是天然砂石料，基本沒有破碎加工的工藝，天然砂石料主要依靠篩分來進行分級選用，部分使用的破碎加工技術及設備主要來源于前蘇聯; 而在貴州，因河流河床深切、水流湍急，難以形成河床灘地，沒有形成良好的天然砂石料場，所以貴州的建筑工程很少使用天然砂石料。當時用于制備混凝土的粗骨料主要依靠人工手持鐵錘破碎新鮮的塊石而成，石灰巖、白云巖強風化層巖石便是砂的主要來源，被稱為自然山砂，山砂與人工錘制而成的碎石形成混凝土用砂石骨料。

1. 1制砂設備中的干式制砂技術

上世紀 50 年代末，貴州貓跳河三級修文水電站由于設計壩型為混凝土拱壩，因貓跳河沒有足夠的天然砂石料作為混凝土材料，同時也不具備遠距離運輸的能力，于是捷克專家要求將混凝土拱壩改為堆石壩，而蘇聯專家與貴州省水電廳、水電九局共同研究后認為，從壩址的地質與地形條件上分析，建設混凝土拱壩更為經濟快捷。經過多次試驗，最終用白云巖山砂與粗骨料拌制出了 C17 和C20 混凝土，同時采用錘式制砂機制砂拌制出了C20 和 C27. 5 混凝土。砂石系統于 1959 年 8 月通過驗收，砂石問題得到解決后才能確定三級修文水電站為混凝土拱壩( 中國第 1 座廠頂溢流拱壩) 。筑壩材料的解決大大加快了筑壩速度，僅用 1 年 6個月就建成了 1 座 49 m 高的混凝土拱壩，這在當時是一個奇跡。

從 1960—1962 年，水電九局進行了大量的試驗與研究，確定了中國第 1 代干式制砂設備工藝: 2 級破碎，生產能力為 80 t/h，一破粗碎采用 250 mm × 500 mm 的顎式破碎機，二破細碎為400 mm × 600 mm 的錘磨機設備，錘磨機上設置篩條生產小石，設置鑄鐵圓孔板篩網生產砂。1963—1970 年在貓跳河二級、四級水電站建設中，因石灰巖和白云巖含泥問題影響砂石質量，便開發出了3 級破碎，生產能力為 80 t / h; “從開采面取得的石料經鐵道( 人工礦車) 運至 250 mm ×500 mm 的顎式破碎機粗碎，然后通過皮帶機送到 600 mm ×800mm 帶篩條( 37 mm × 37 mm) 錘磨機，經篩分后小于 5 mm 的顆粒送到砂料堆，5 ～10 mm 的顆粒進入螺旋洗石機清洗后送到小石堆，大于 10 mm 的顆粒進入中石堆，部分進入 400 mm ×600 mm 錘磨機錘磨( 機上帶鑄鐵圓孔板網) 直接生產小于 5 mm 的顆粒送到砂料堆”。1966—1974 年在貓跳河五級、六級水電站分別建設了 160 t/h 和200 t/h 的砂石系統。1978 年水電九局的 “用白云巖制水工混凝土的人工砂”技術榮獲貴州省科學大會獎。

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