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优质混凝土与骨料加工技术研讨会纪要
2013/12/17 13:10:40    新闻来源:施工专业委员会
 

优质混凝土与骨料加工技术研讨会纪要(2013.11

2013112~3日在成都举办了优质混凝土与骨料加工技术研讨会。会议由中国水力发电工程学会施工专业委员会和中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会主办,会同中国长江三峡集团公司、雅砻江流域水电开发有限公司联合主持,由福建南方路面机械有限公司与中国水电第七工程局有限公司联合承办。参加会议的有来自全国水电行业业主、设计、施工单位的领导、工程技术人员和受邀请参会的中国砂石协会代表共86人。会议邀请了从事混凝土材料研究专业、骨料加工技术专业、设备制造专业的国内外专家作了相关专业最新发展的技术报告,与会代表对提出研讨的问题和施工专业委员会组织编写的专著《混凝土骨料料源与骨料加工技术》中的主要论点进行了认真讨论,形成会议纪要如下:

1.会议认为,近二十年来,我国三峡及其后的向家坝、溪洛渡、锦屏、白鹤滩等一大批大型、特大型水电工程在混凝土骨料料源选择和骨料加工技术上取得了很大进展,经工程实践证明,料源选择是成功的,骨料加工技术也有多项成果,值得认真总结。当前我国西部河流上游和藏区正在开发和即将开发的水电工程施工和料源条件更为艰巨,一些施工单位在国外承包的水电工程料源条件也很特殊;有的大型工程提出长寿命优质混凝土的要求,而目前技术的发展,已具备加工优质骨料的基础。施工专业委员会适应工程发展的需要,在总结经验的基础上,组织全国力量编写《混凝土骨料料源与骨料加工技术》专著,同时与混凝土耐久性专业委员会联合举办"优质混凝土与骨料加工技术研讨会"是非常及时和必要的。

2.本次会议赞同今年8月杭州"优质混凝土与骨料研讨会"对我国大型水电工程混凝土骨料料源选择所做的总结意见,以及本次会议对混凝土耐久性与骨料性能间关系的意见。主要有:

(1) 重视骨料的综合性能和对混凝土性能的综合影响。

(2) 继续重视碱骨料反应试验。

(3) 继续深入研究人工砂石粉含量对混凝土性能的影响。

(4) 对人工骨料有特殊要求的工程,在工程区内无法选择单一骨料时,亦可用组合骨料。

(5) 应重视岩石加工性能研究。

(6) 应重视料场岩石表层风化、灰岩料场溶蚀夹泥的研究。

(7) 重视料源选择中的移民和环保问题。

(8) 料源选择尽可能全面比较原岩质量和骨料质量、混凝土性能、开采运输、移民征地、环保、工程投资等各个要素,最终确定技术可行、经济合理的料源。

3.本次会议还赞同今年8月杭州"优质混凝土与骨料研讨会"对所研讨问题的意见,主要有:

(1) 有关优质混凝土和优质骨料。不同工程原材料存在较大差异,建议根据具体工程实际情况和相关试验成果,确定优质混凝土的具体指标;同时建议核算不同寿命混凝土工程的工程成本,以鼓励建设单位建造长寿命混凝土,保持混凝土工业和国民经济的可持续发展。

(2) 人工砂石粉中的云母含量如超标,可通过混凝土试验论证,确定是否允许超标使用。

(3) 对规范中未规定的有害物质限值,如黄铁矿,由于其对混凝土的有害作用,建议通过骨料和混凝土试验规定限值,并建议今后修改规范时明确其试验方法及其限值。

(4) 关于骨料级配。ACI207.IR-05中规定小石(5~19mm)分为两级,分级界限为9.5mm,我国二滩、小浪底工程的国外承包商均将人工砂分为两级(0~1.2mm1.2~4.8mm),国内对小石和砂不分级。经讨论认为小石和砂的分级对混凝土性能是有利的,特别是在级配不良时,分级更为有利。建议通过混凝土试验论证分级的合理性。

(5) 人工砂中石粉含量超标问题。考虑到不同岩性岩石的石粉对混凝土性能影响规律存在差异,如灰岩石粉在含量适度的情况下对混凝土是有利的,建议根据具体工程实际情况通过混凝土试验确定合理限值。

(6) 对骨料技术要求是否全部满足规范才能使用问题。与会专家认为,要根据具体情况而定,如骨料个别指标不合格,或超标不多,不应立即否定,建议相关规范中规定通过混凝土试验论证存在不合格项指标的骨料可用性。

(7) 关于人工骨料小型试验问题(岩石的功指数和磨蚀性指数)。小型岩石试验简单易行,是国外通行的做法,其试验结果对确定岩石加工性能有重要参考作用,《水电工程砂石加工系统设计规范》(DL/T5098-2010)已规定大型、特大型砂石加工系统,宜对所选料源石料做小型试验,但不少工程仍未执行,建议今后水电工程料源选择应按新规范执行。大型生产性试验在料源选择阶段是否进行,建议视具体工程情况而定,一般可不进行,只在对所加工岩石完全缺乏经验时再确定是否进行试验。

(8) 对料源选择阶段时工程投资计算比较问题。建议除计算料源的直接费用外,还应考虑胶材用量、温控、后续工程修补维护等费用作比较,同时进一步探讨全生命周期总投资比较的可行性。

4.关于骨料精细化、环保生产成套技术

目前砂石生产技术的发展,已能生产质量较好的粗、细骨料,其中细骨料细度模数及其变化范围FM2.6~3.0范围内任选,波动值可控制在±0.06以内,人工砂的级配和粒形、石粉含量、含水率等能做到较精确控制,其性能可以保持较高的稳定性。优质骨料对降低混凝土单位用水量和胶材用量,提高混凝土的工作性和密实度极为有利,从而可提高混凝土耐久性。优质骨料为优质混凝土提供了坚实的原料基础,建议大力推广能够生产优质骨料的精细化、环保生产成套技术。

5。与会专家同意施工专委会对近期骨料加工技术进展的意见,主要有:

1)近几年西部一些大型水电工程的建设促进了砂石加工技术的新发展,适应了料源的多样性。已遇到过的岩石种类:灰岩、花岗岩、玄武岩、砂岩、流纹岩、凝灰岩、片麻岩、正长岩、辉绿岩、砂板岩、大理岩、白云岩等。

2)西部一些大型水电工程(例如小湾、锦屏一级)料场特别困难的地形、地质条件成功采用了竖井、斜井开采运输(最大高差达513米),为今后更加困难的工程建设创造了新经验。

3)长距离空间曲线带式输送机在锦屏二级、龙开口水电站的成功使用具有里程碑意义,为今后大量砂石骨料运输开拓了新思路。

4)制砂工艺是砂石生产技术的核心。水电工程目前采用的棒磨机制砂、立轴破与棒磨机联合制砂、两级立轴破制砂等方式,基本上可以满足国家规范要求,但还存在不同缺陷,特别是要进一步提高砂石产品品质,突破现行规范指标还有很大困难。最近国内企业在引进国外技术基础上,可以提供全干法生产的全套制砂设备,砂的成品指标远优于国内规范的规定,且整条生产线可做到低尘、低噪音生产。优质砂石产品为生产优质混凝土打下了坚实的原料基础,值得大力推广。

5)近期水电工程还解决了干法石粉分离技术、粗骨料整形技术、细颗粒分离技术等难题,为进一步提高砂石品质积累了丰富经验。

结论:混凝土的诸多材料中,除砂石外的其他材料均由工厂生产供应,品质较有保证,只有用量最大的砂石由现场加工,其质量指标会因各种因素产生波动,进而影响混凝土性能。现在砂石加工工艺和设备的发展具备制出质量指标更优的优质骨料条件,从而为长寿命优质混凝土提供了原料保证。

    建议在国家规范一时尚未修订的情况下,可以先提出工程的企业标准,分级定价。鼓励施工企业努力探索提高砂石加工工艺,鼓励设备制造企业努力开发出新设备,制出优质砂石骨料,进而提高混凝土施工性能和长期性能,建成优质工程。

6.  对骨料加工技术提出研讨问题的意见 

(1)      制砂工艺

    制砂工艺有湿法和干法两种基本生产方式,各有利弊。这两种方式不应对立,各有不同的适用条件。一般来说湿法适用于岩石中含泥量较高的场合。部分先进国家对这两种方式结合使用解决得比较好,国内应根据具体工程情况积极推广环保型干法生产。半干法生产是国内发展出来的一种制砂工艺,在条件合适时采用这种工艺比较经济,但对含泥量较大的岩石则应慎重研究。

(2)      砂的分级

    国外水电工程(欧美、日本)施工大多把砂(4.8mm以下)分为2~6级(因为工艺过于复杂后来只分为2级),我国二滩和小浪底两个工程的国外承包商都把砂分为两级,分级界限为1.2mm。我国国内其他工程则不再把砂分级。材料专家认为,砂分成2级对改善混凝土质量是有利的,建议将砂的分级纳入相关规范。

(3)      石粉含量和粒径控制

    我国混凝土施工规范对碾压混凝土和常态混凝土用砂提出了砂的石粉含量的不同要求,不少工程的实践和研究(如百色、锦屏)表明砂中石粉(特别是碳酸盐类岩石)在一定含量和粒径条件下对混凝土是有益的,而且其中的细粉(小于75μm45μm)含量还需有一定比例。现在发展起来的全干法工艺可以做到石粉含量和粒径的控制,应积极研究采用。

(4)      砂的含水率控制

    我国混凝土施工规范要求砂的含水率小于6%,不少工程没有完全做到,特别是有的工程(如金安桥)料源开采过程中出现难透水的夹层,即使长时间堆放成品砂,含水率还大大超标。混凝土的研究表明,混凝土中加水量增加及其波动对混凝土耐久性极为不利,作为骨料加工工艺专业应从制砂工艺上研究改进,如采用全干法生产可以有效控制砂的含水率稳定在2~3%之内,对提高混凝土质量十分有利,应予推广,但必须同时做到完善的收尘,达到国家规定的排放指标。

(5)      关于粗碎机选型

    用于粗碎的机型主要是颚破、旋回破、反击破三种。与会专家认为:

1)旋回破产品的粒形优于颚破,但机体重、土建量大,对水电工程施工的临时性工程来讲,在岩性条件合适时一般应先考虑采用颚破。

2)反击破主要是冲击破碎原理,其产品粒形优于颚破和旋回破,在采用灰岩料源时,粗碎用反击破较多,当母岩硬度较大、磨蚀性较强时,因其对板锤的磨耗较大,粗碎较少用它,但遇到母岩呈片状分布时(如锦屏一级),宜研究采用反击破粗碎,以保证产品粒形。

(6)      粗骨料整形

    锦屏一级粗骨料料源为呈片状分布的变质砂岩,系统投产后出现特大石针片状严重超标,最后通过试验确定增加大石整形车间,安装三台中碎反击破对特大石成品整形,基本达到要求。小湾左砂系统投产初期,圆锥破生产的中石片状超标,以后经立轴破整形才解决。

由于冲击破碎产品的粒形较好,建议今后工艺设计考虑利用立轴破对中、小石进行整形和加工。

7)关于两级立轴破工艺与半干法生产

    两级立轴破工艺与半干法生产相伴在以灰岩为料源的索风营等工程得到成功使用,有较好的技术经济指标,施工专委会曾大力推动这一工艺的推广,以后得到进一步发展,成功用于硬岩料源的工程(如台山核电),但随着应用工程范围的扩大,这种工艺在遇到含泥量较大的料源时应慎重使用。

8)溜井运输

    溜井运输适用于石料场陡峻狭小的地形条件,近期水电工程已有较多应用。一般采用双井,但对于同时有其他开采运输手段的料场,使用单竖井也是可行的(如龙滩大法坪系统、麻村系统、锦屏一级三滩系统)。

9)关于地下开采问题

    目前料场开采都用露天开采方式,造成高边坡稳定和环保问题,特别是当前大规模的民用石料场开挖,造成严重的环境破坏。国外有的国家石料采用地下开采,国内小湾水电站孔雀沟料场出现料源不够时,曾研究过地下开采方案,其成本比另选料场还低。今后在环境条件较严时,宜积极研究地下开采方案。

(10)    砂石生产系统应积极研究模块化、智能化。中小型系统宜优先采用移动和半移动方式。

(11)    环保技术

    目前环保指标都有明确要求,当采用湿法生产时,污水处理工艺主要由预处理、中间处理、末端处理三部分构成。预处理要解决粗颗粒(细砂和石粉回收),主要采用螺旋洗砂机、链条刮板机、砂水分离器等;中间处理用高效旋流净化分离器、辐流沉淀池、平(竖)流沉淀池、斜板沉淀池等;末端处理污泥主要用压滤机、真空过滤机、离心机等。实际工程往往因投资大、运行费高,装而不用,环保设施成为摆设,而DH高效旋流净化器处理效率高、运行成本低、占地面积小,是值得研究推广的方式。

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