浅析机制砂的生产工艺和在高速公路养护中的应用

丁鹏生

（甘肃省兰州公路管理局高等级公路养护管理中心，甘肃 兰州 730000）

【摘　要】机制砂是利用专门的制砂设备生产出来的粒径小于4.75mm的岩石颗粒，形成在粒度、外形、应用等方面比天然砂更有优势的人工砂。具有天然砂所不能具备的众多特性，它是控制沥青混合料级配、渗水系数的关键，尽快普及和推广使用标准机制砂具有重要的现实意义。

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关键词 机制砂；过程控制；规范

天然砂是不可再资源。随着大规模的开采使用，已逐渐走向枯竭。有幸的是引起了国家和中央的重视，提出人与自然和谐共处可持续的发展要求，同时面对新的环境保护法的贯彻推行，全国各地相继出台有关禁令，逐步取缔和禁止河砂的开采使用；另外城市建设和公路等基础设施的投资不断加大和高速公路施工对石屑的明文禁止，势必引起机制砂需用量的井喷式发展，面对市场上机制砂供应的层次有别、良莠不齐，而高速公路新工艺、新材料、新设备的不断应用，对机制砂生产提出了更高要求。对此，我就对机制砂设备的采购、生产过程控制、机制砂规范要求等方面的理解进行阐述，让机制砂的生产、制备有章可循，更好的为“一带一路”建设服务。

1　机制砂生产设备的选购

在采购机制砂生产设备之前，要经过认真的市场调查，并有可能多调查几家制砂质量好的生产商，通过仔细询问、纵横比较，最终确定几家有合作意向的设备供应商，需要特别注意的是，机制砂生产设备不是成套设备，不同于拌和楼等已经能够集成且成套认购，制砂机厂商只是注重提供关键设备（如制砂机、振动筛），而对配套设备（如除尘器、选粉机）则关心认知程度不够，如果选配不当，在生产中对质量、产量的控制会大受影响。为了避免配套设备的适配不当，可采用分别采购、几家中标的方法，厂家各自负责供应设备的质量和售后服务；当然，国内也有将制砂设备集成供应的，但由于价格等因素，市场占有率不高；另外，制砂设备、配套设备功率都较大，需要的供电总功率要满足要求，要充分考虑电机过载等因素。

2　机制砂场的选址

机制砂在生产过程不可避免产生粉尘，出现扬尘现象，选址要远离公路和居住区，在条件允许的情况下，尽可能将生产场地和堆放原材料、成品机制砂的料棚采取防护设施进行封闭，避免造成对环境直接的污染。

3　机制砂设备的安装要点

要根据场地的大小、风向、电力、水源、上料口、出行道路合理确定布设位置，为了减少装载机的使用，可将上料仓设置成半埋式地下料仓。为了能够很好的利用场地，布置设计紧凑比较好，这样可减少输送皮带的用量；另外要考虑振动筛的高度应尽量降低，可减少输送皮带的输送角度和顶端的电动滚筒的功率。

4　机制砂的生产加工工艺

机制砂的加工生产过程比较简单，基本雷同于碎石的生产工艺。首先母岩通过输料皮带进入到制砂机（反击式破碎机）后通过振动筛分，将超粒径料收集返回到上料仓，合格的机制砂进入到选粉机或分料器进行专门的抽粉，在抽粉时要对抽粉量进行专门控制。选粉机通过撒料、分级、成品收集三个过程实现粗细料的分离，其工作原理是采用气粉混合形成气-固两相流，使含尘气流产生旋转，粗粉粒获得较大的惯性离心力，也产生较大的离析径向运动速度，并以此实现粗细料分离，实际生产中，要根据不同的选粉要求配套相适宜的选粉机。由于高速公路养护考虑到原料的粘附性等指标，一般要求生产用的母岩是石灰岩或玄武岩，粒径为10~30mm比较好，过大会降低生产效率，过小则增加成品中粉料（即0.075mm通过率）的含量。生产中对于细集料的含量要加强控制，在除尘和选粉机的双重作用下，有时会将0.075mm的细料全部清除，偏低的0.075mm通过率也将影响机制砂的使用性，干法生产出的机制砂石粉含量一般控制在8%~10%，有时机制砂生产过程石粉含量可达总进原石量的40%，必要时可加装螺旋和临时储粉罐，通过试验，达到矿粉指标的可作矿粉使用，这样在一定程度上变废为宝、降低生产成本。

机制砂生产工艺流程如下图所示：

为了进一步优化机制砂的生产工艺和形成流水线的作业模式，建议在螺旋的选择上短路径注重输送量，较长路径输送采用刮板式，可有效降低故障率；另外为了能够实现快速装车，建议在储粉罐下安装水泥散装机，它能通过空气输送斜槽、充气破拱形成流化粉流工艺；另外提出在储粉罐与散装机之间增加一套动态计量装置——冲板流量计来测量其瞬间流量和累计流量，实现精准装车。

5　机制砂的路用指标要求

现行《公路工程路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对机制砂要求主要控制指标是亚加蓝（MB）、压碎值和0.075细集料的含量。

5.1　亚甲蓝值MB控制

MB用于判定母岩中小于0.075mm颗粒含量主要是泥土还是被加工母岩化学成分相同的石粉的指标。压碎值是指机制砂在外力作用下抵抗破坏的能力，是间接表达机制砂坚固性的一个重要指标，同时也要求制砂母岩矿石中着重控制蒙脱石、高岭土、伊犁石等物质的含量，它们具有吸附能力强等特点，用在混凝土中会造成单位用水量过大、坍损大、和易性差等缺损，严重的还导致混凝土强度降低、耐久性差。对于MB≤0.5的评定为Ⅰ类砂。

5.2　压碎值

压碎值直接影响所配制混凝土的强度，特别是对于高强度混凝土的影响最大，一般在20%~25%范围内。

5.3　机制砂中0.075mm以下颗粒含量

机制砂中的石粉是一种有效的填料，虽然不具有活性，但提高了混凝土的密实性，增强了与骨料界面的粘结力，有效提高混凝土的密实性，因此抗渗性能得到提高；机制砂的细度模数对其颗粒分析的试验方法见《公路工程集料试验规程》JTJ058-2000，连续抽检细度模数平均值相差不大于0.2，现场在堆放、装卸、运输过程中应注意机制砂颗粒离析、混入杂物，进入施工现场的机制砂应按岩性、分级、规格分别堆放，堆放高度不宜超过5米。

6　机制砂在高速公路养护中的应用

随着高速公路养护技术的不断提升，如SMA13、SUP13、Novabinder等断级配沥青料的应用，对机制砂提出了更高的生产要求，也就是着眼于粒径在0.075~2.36mm范围内的份额，而对粉量和2.36~4.75mm的数量进行严格控制，也势必形成单位时间的生产量降低，同时为了防止生产中较大颗粒粘连筛网，建议采用防粘筛网。

7　结束语

机制砂是控制沥青路面级配和渗水的关键环节，除了在母材的的质量上严格要求外，要做好生产过程中的质量控制，从粒径、级配、0.075mm含量上综合考虑，同时要加强试验检测频率，通过数据对照，确保生产的稳定和可控，发现并及时解决问题，这样才能为机制砂的标准化提供有力保证；另外，要根据使用需要，及时调整母材的岩性、压碎值、粘附性等，做到场地生产向一线施工看齐，精细化过程控制为目标质量服务的理念，只有严格做到规范化、精细化、专业化，提高养护质量，才能真正实现“人便与行，货畅其流”。

［责任编辑：刘展］