目前，我國基礎設施建設，全國每年砂石骨料用量達200億t，市場需求量巨大。長期以來，建筑用砂主要來源于河道采砂和機制砂，河道采砂造成砂石資源枯竭、水源污染，易引發河堤安全等各種問題。

    為解決天然河砂資源短缺、市場上劣質機制砂質量無法滿足鐵路高性能混凝土用砂需求的問題，本文分享貴州某鐵路建設項目中高品質機制砂生產技術研究案例，推進高品質機制砂在鐵路工程特別是預應力構件中的應用。

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目前，貴州市場上的機制砂受巖石材質和生產工藝影響，普遍存在級配不良、石粉含量超標、顆粒棱角多等質量問題，對混凝土性能影響較大。

一是機制砂級配呈現“兩頭多中間少”的特點，其中粒徑大于2.360mm顆粒篩余量高達40％，粒徑小于0.075mm顆粒篩余量高達15％以上，級配不良造成骨料間空隙率大，混凝土強度和工作性能差。

二是石粉含量過高，導致混凝土強度降低、加大收縮變形等質量問題。

三是顆粒棱角多，在同等漿體用量下，機制砂混凝土比顆粒圓潤的河砂混凝土和易性、流動性和密實度差。

圍繞機制砂主要質量問題，重點從優選礦山、改進生產工藝、環境保護等方面構建高品質機制砂生產和質量環保控制體系。

2.1 優選礦山

母巖質量的優劣從源頭上決定了機制砂的質量。在砂場礦山選擇上應做好勘察工作，選擇覆蓋土層薄、夾層含泥較少、母巖強度高以及巖石整體性好的礦山。

母巖不應具有潛在堿—集料反應活性，宜使用潔凈、質地堅硬、無軟弱顆粒及無風化石的石灰巖、白云巖、花崗巖、玄武巖等。

貴州省地表露出的地層巖性主要以石灰巖為主，在西部分布有一定的玄武巖，東南分布有淺變質巖，機制砂石料源豐富。

在鐵路砂石礦山選擇上應遵循優質、環保、經濟的原則，設立質檢隊對砂石料源進行勘探、檢測、分析，選定了覆土層淺、可采儲量大于設計需要量1.5倍的某礦山。該礦山以砂質灰巖為主，儲量達500萬t。

2.2 “5S”高品質砂石骨料加工工藝

貴州市場上的機制砂大多采用“2次破碎+篩分”的生產工藝，缺乏對骨料級配的調整、石粉含量及粒形的控制。針對上述問題，通過改進工藝，采用“雙脫泥、雙反擊、雙沖擊、雙循環、雙選粉”5S高品質砂石骨料加工工藝，確保產品質量合格、性能穩定；通過風選除塵、半成品及成品料倉封閉、廢料再利用措施，解決傳統工藝粉塵、水污染和廢料處理問題。

1）5級破碎、2次整形

首先采用鄂式破碎機以擠壓方式對母巖進行第1次預破碎(粗碎)，減小母巖直徑，減輕反擊破碎機生產壓力；

然后用反擊破碎機以拋石撞擊方式對母料進行第2次破碎(中碎)，使鄂破產生的骨料微裂紋進一步發展，最終骨料從微裂紋處再次破碎，完成對骨料的第2次破碎和第1次整形；

最后采用立軸沖擊破碎機以“石打石”或“石打鐵”方式對骨料進行第3次破碎(細碎)和第2次整形。

2）二次脫泥

在粗碎前采用棒條給料機加脫泥篩把粒徑小于30mm的母巖及泥土進行第1次脫泥處理，在中碎前對粒徑小于10mm的骨料進行第2次脫泥處理，除去骨料中泥土和石屑，保證骨料MB值小于0.5。

3）級配調整

在中碎和細碎階段均設有循環篩分系統，可以通過GSP調節料倉使部分骨料通過循環系統返回重新破碎成更小粒徑顆粒，根據需要調整不同粒徑骨料生產比例，再通過風選控粉調整小顆粒含量，解決級配“兩頭多中間少”的問題。

4）風選控粉

細碎后的骨料先進行1次重力風選控粉，將石粉含量控制在10％左右，在成品砂進入料倉前，根據需要調整風選機抽取石粉的風壓再次調整石粉含量，滿足不同強度混凝土對機制砂石粉含量的要求。

5）自動加濕

在風選工序完成后對機制砂成品自動加濕，將機制砂含水率控制在2.5％～3.5％。穩定的含水率便于混凝土生產及質量控制，可有效避免生產、運輸過程揚塵，防止在裝卸和運輸中造成骨料離析。

在礦山開采方面，按照綠色礦山的建設要求做好環境保護、恢復與治理、復綠復墾、節能減排、水土保持、地質災害預防等工作。

在爆破過程中采用噴霧或水袋覆蓋的方式進行粉塵控制。

在生產設備選型方面，選擇降噪性能優越、產生粉塵少的破碎、篩分設備。

在除塵工藝設計與布局方面，每個產生粉塵的部位均設置吸塵裝置，再采用箱式與V型除塵機進行集中除塵，半成品及成品料倉用彩鋼瓦進行全封閉隔離。

廢料再利用方面，將2次脫出的泥石再進行分離，將石料進行二次加工用做路基填料及混凝土磚原料，泥單獨堆放用作后期植被恢復，以此提高材料利用率，增加經濟效益，減少廢渣存放占用土地，減小廢渣堆載安全隱患。

面對天然河砂資源日漸枯竭，市場上劣質機制砂質量無法滿足鐵路工程高性能混凝土用砂要求的突出問題，可在鐵路沿線選擇礦山或利用隧道棄渣就地生產高品質機制砂替代短缺的河砂用于項目建設，既可大幅降低建設成本，又可減少棄渣對環境的影響，極具經濟價值和環保意義。

面對天然河砂資源日漸枯竭，市場上劣質機制砂質量無法滿足鐵路工程高性能混凝土用砂要求的突出問題，可在鐵路沿線選擇礦山或利用隧道棄渣就地生產高品質機制砂替代短缺的河砂用于項目建設，既可大幅降低建設成本，又可減少棄渣對環境的影響，極具經濟價值和環保意義。