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摘要：人工机制砂质量直接影响到混凝土的和易性、强度、抗渗性及经济指标[1]；在中铁大桥局恩来恩黔项目自建砂石场机制砂生产初期，料场开采受夹泥层及风化石等影响，导致机制砂亚甲蓝值（MB值）、细度模数等关键指标偏高且不稳定。通过对设备、人、材料、工艺、环境等各种因素进行全面分析，找出关键因素并针对性地采取了多项控制措施，使机制砂质量满足规范及施工要求。
关键词：机制砂 质量控制 亚甲蓝值 细度模数
1 概述
中铁大桥局湖北恩来恩黔高速公路第六合同段为湖北恩施至来凤高速公路及湖北恩施至重庆黔江高速公路宣恩至咸丰（鄂渝界）段一期基本土建工程施工TJ-6标段（以下简称本项目），路线全长34.564公里，施工项目涵盖路基、桥梁、隧道、涵洞通道及立体交叉等。路线沿线广泛分布硬质灰岩及白云质灰岩石料，属一级石料，储量丰富，遍布沿线，但线路周边砂料匮乏。因此项目部决定在咸丰县清坪镇青岗岭村罗家桥一组自建砂石料，料场矿区面积30亩，储存面积30亩，其他占地面积10亩，总开采量约200万方以上。
2 砂石料生产线原生产工艺流程及设备配置情况
2.1 原砂石料生产线工艺流程 工艺设计采用粗碎、中细碎和预筛分开路生产，整形制砂与二级筛分采用闭路生产，制砂工艺采用湿法制砂，工艺流程如图1所示。
2.2 设备选型配置 由于我部要求砂石料联合生产线产量达到1000方/天（每天工作10小时），根据设备制造商提供的数据，并经多种方案比较，设备选型配置情况如表1所示。
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3 机制砂质量存在问题与原因分析
3.1 存在问题 ①机制砂细度模数偏高，特别是在3～6月间生产的机制砂细度模数大部分抽样达到3.4以上，而设计值要求在2.6～3.4之间，同时石粉含量偏低。②提高机制砂的石粉含量后亚甲蓝MB值超过规范允许值1.4，说明机制砂含泥量超标。③机制砂的颗粒级配出现粗颗粒与石粉多而中间颗粒少的锯齿形分布，在使用过程中经常发生堵塞混凝土泵管的事故。
3.2 原因分析
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从上图的分析中我们可以看出以下几个问题是影响机制砂质量的主要原因：①母岩是否适合制砂，毛料的开挖与破碎质量控制是否到位；②生产线工艺设计是否合理；③筛网的孔径是否合理；④制砂机的选型是否合理，调试是否到位；⑤洗砂机水量的控制是否到位；⑥操作人员对新设备、新工艺是否熟悉。
4 机制砂质量的控制措施
4.1 料场毛料的开挖与破碎（半成品）质量控制 料场毛料开挖与破碎后半成品质量的好坏直接影响着成品砂石料的质量。其主要包括三道工序即爆破作业、毛料挖运以及粗碎，其质量控制的要点如下：①覆盖层、无用料及杂物、泥团等按规定要求清除并运到弃料场；②爆破作业要控制好布孔间排距、孔深、装药量，从而控制好爆破后石料粒径；③粗碎控制好进料粒径即不超过200mm。
4.2 改进工艺流程 由于本标段处于鄂西咸丰断裂带上，料场开采受夹泥层及风化石等影响，导致砂石料含泥量重，在洗砂环节为控制含泥量加大洗砂机水量造成石粉流失严重，导致机制砂细度模数偏大，因此一破后增加振动筛筛出泥块。另外根据配合比设计元生产线生产出的砂石不成比例。2012年5月份，我部对原生产线实施了工艺优化改造，优化后的工艺流程框图见图3。
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4.3 筛网的改造 筛分机筛网是控制骨料超、逊径的重要环节，本项目部定制的筛网，：筛出来的砂粒径单一，不连续。因此，需对筛网进行调整：①根据机制砂质量要求，向厂家定制了4mm、3.5mm、3mm的筛网，通过现场试验确定3.5mm的筛网既能满足质量要求，产量也能得到保证；②定期测量筛网筛孔孔径，发现因磨损而孔径过大情况及时更换筛网。
4.4 制砂机制砂质量控制 锤式制砂机所生产的机制砂的细度模数与设备性能状态、进料量以及进料的含水量有关。经与设备制造厂家协商，采取了以下控制措施：①调节锤式制砂机粒度调节装置（即筛板到破碎锤，反衬板到锤头的距离），这个距离需要试验得出，因为该距离过大则所生产的机制砂粒度大，细度模数就偏大；反之电动机的电流过大，对制砂机造成伤害；②根据锤式制砂机设计原理，筛板蓖条间隙由产品粒度大小决定，产品的平均粒度为该间隙的1/5～1/3[2]，因此向厂家定制了蓖条间隙为12mm的筛板并更换。③为严格控制制砂机的进料量，保证进料稳定、均匀，经过现场试验最好决定采用带式给料机送料。
4.5 洗砂机水量控制 新的混凝土规范允许机制砂的石粉含量加大，C30以下混凝土石粉含量可以放宽到14%，C40及以上混凝土要求为Ⅱ类机制砂，石粉含量在7%以内。机制砂含粉量的增加，可以降低机制砂的细度模数。通过试验调节洗砂机水量控制机制砂石粉含量恰好在规范许可内。
4.6 细度模数与颗粒级配的关系 砂的颗粒级配和粗细程度是用砂筛分析方法测定的，并用级配曲线和细度模数表示。砂的细度模数公式如下：
M■=■
在生产过程中我们发现即使机制砂的细度模数满足规范要求，但由于砂的颗粒级配出现粗颗粒与石粉多而中间颗粒少的锯齿形分布导致机制砂的质量仍然不满足施工要求。最后通过调节制砂机和筛网达到了机制砂颗粒级配的正态分布。
5 效果和体会
通过实施以上几项措施后，机制砂各项性能指标均满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）及相关文件要求。具体效果见表2。
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本项目机制砂质量满足业主方要求，因此能取代黄沙用于C40、C50等高标号混凝土的施工，为项目节约成本近3000万元，创造了良好的经济效益。
参考文献：
[1]武汉理工大学.机制砂在混凝土中的应用技术指南[M].人民交通出版社.2009年6月1日.
[2]段希祥.碎矿与磨矿[M].冶金工业出版社.2006年6月.
[3]黄鹤，牛一凡，潘天久，刘倩倩，杨凯.机制砂的性能及其对混凝土性能的影响[J].价值工程，2011（28）.
关键词：机制砂 质量控制 亚甲蓝值 细度模数
1 概述
中铁大桥局湖北恩来恩黔高速公路第六合同段为湖北恩施至来凤高速公路及湖北恩施至重庆黔江高速公路宣恩至咸丰（鄂渝界）段一期基本土建工程施工TJ-6标段（以下简称本项目），路线全长34.564公里，施工项目涵盖路基、桥梁、隧道、涵洞通道及立体交叉等。路线沿线广泛分布硬质灰岩及白云质灰岩石料，属一级石料，储量丰富，遍布沿线，但线路周边砂料匮乏。因此项目部决定在咸丰县清坪镇青岗岭村罗家桥一组自建砂石料，料场矿区面积30亩，储存面积30亩，其他占地面积10亩，总开采量约200万方以上。
2 砂石料生产线原生产工艺流程及设备配置情况
2.1 原砂石料生产线工艺流程 工艺设计采用粗碎、中细碎和预筛分开路生产，整形制砂与二级筛分采用闭路生产，制砂工艺采用湿法制砂，工艺流程如图1所示。
2.2 设备选型配置 由于我部要求砂石料联合生产线产量达到1000方/天（每天工作10小时），根据设备制造商提供的数据，并经多种方案比较，设备选型配置情况如表1所示。
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3 机制砂质量存在问题与原因分析
3.1 存在问题 ①机制砂细度模数偏高，特别是在3～6月间生产的机制砂细度模数大部分抽样达到3.4以上，而设计值要求在2.6～3.4之间，同时石粉含量偏低。②提高机制砂的石粉含量后亚甲蓝MB值超过规范允许值1.4，说明机制砂含泥量超标。③机制砂的颗粒级配出现粗颗粒与石粉多而中间颗粒少的锯齿形分布，在使用过程中经常发生堵塞混凝土泵管的事故。
3.2 原因分析
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从上图的分析中我们可以看出以下几个问题是影响机制砂质量的主要原因：①母岩是否适合制砂，毛料的开挖与破碎质量控制是否到位；②生产线工艺设计是否合理；③筛网的孔径是否合理；④制砂机的选型是否合理，调试是否到位；⑤洗砂机水量的控制是否到位；⑥操作人员对新设备、新工艺是否熟悉。
4 机制砂质量的控制措施
4.1 料场毛料的开挖与破碎（半成品）质量控制 料场毛料开挖与破碎后半成品质量的好坏直接影响着成品砂石料的质量。其主要包括三道工序即爆破作业、毛料挖运以及粗碎，其质量控制的要点如下：①覆盖层、无用料及杂物、泥团等按规定要求清除并运到弃料场；②爆破作业要控制好布孔间排距、孔深、装药量，从而控制好爆破后石料粒径；③粗碎控制好进料粒径即不超过200mm。
4.2 改进工艺流程 由于本标段处于鄂西咸丰断裂带上，料场开采受夹泥层及风化石等影响，导致砂石料含泥量重，在洗砂环节为控制含泥量加大洗砂机水量造成石粉流失严重，导致机制砂细度模数偏大，因此一破后增加振动筛筛出泥块。另外根据配合比设计元生产线生产出的砂石不成比例。2012年5月份，我部对原生产线实施了工艺优化改造，优化后的工艺流程框图见图3。
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4.3 筛网的改造 筛分机筛网是控制骨料超、逊径的重要环节，本项目部定制的筛网，：筛出来的砂粒径单一，不连续。因此，需对筛网进行调整：①根据机制砂质量要求，向厂家定制了4mm、3.5mm、3mm的筛网，通过现场试验确定3.5mm的筛网既能满足质量要求，产量也能得到保证；②定期测量筛网筛孔孔径，发现因磨损而孔径过大情况及时更换筛网。
4.4 制砂机制砂质量控制 锤式制砂机所生产的机制砂的细度模数与设备性能状态、进料量以及进料的含水量有关。经与设备制造厂家协商，采取了以下控制措施：①调节锤式制砂机粒度调节装置（即筛板到破碎锤，反衬板到锤头的距离），这个距离需要试验得出，因为该距离过大则所生产的机制砂粒度大，细度模数就偏大；反之电动机的电流过大，对制砂机造成伤害；②根据锤式制砂机设计原理，筛板蓖条间隙由产品粒度大小决定，产品的平均粒度为该间隙的1/5～1/3[2]，因此向厂家定制了蓖条间隙为12mm的筛板并更换。③为严格控制制砂机的进料量，保证进料稳定、均匀，经过现场试验最好决定采用带式给料机送料。
4.5 洗砂机水量控制 新的混凝土规范允许机制砂的石粉含量加大，C30以下混凝土石粉含量可以放宽到14%，C40及以上混凝土要求为Ⅱ类机制砂，石粉含量在7%以内。机制砂含粉量的增加，可以降低机制砂的细度模数。通过试验调节洗砂机水量控制机制砂石粉含量恰好在规范许可内。
4.6 细度模数与颗粒级配的关系 砂的颗粒级配和粗细程度是用砂筛分析方法测定的，并用级配曲线和细度模数表示。砂的细度模数公式如下：
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在生产过程中我们发现即使机制砂的细度模数满足规范要求，但由于砂的颗粒级配出现粗颗粒与石粉多而中间颗粒少的锯齿形分布导致机制砂的质量仍然不满足施工要求。最后通过调节制砂机和筛网达到了机制砂颗粒级配的正态分布。
5 效果和体会
通过实施以上几项措施后，机制砂各项性能指标均满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）及相关文件要求。具体效果见表2。
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本项目机制砂质量满足业主方要求，因此能取代黄沙用于C40、C50等高标号混凝土的施工，为项目节约成本近3000万元，创造了良好的经济效益。
参考文献：
[1]武汉理工大学.机制砂在混凝土中的应用技术指南[M].人民交通出版社.2009年6月1日.
[2]段希祥.碎矿与磨矿[M].冶金工业出版社.2006年6月.
[3]黄鹤，牛一凡，潘天久，刘倩倩，杨凯.机制砂的性能及其对混凝土性能的影响[J].价值工程，2011（28）.