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阮光华我国水工混凝土骨料技术的发展

发布时间:2019-11-09 19:15:49

阮光华:我国水工混凝土骨料技术的发展

2、针对不同母岩岩性不断发展骨料加工技术

2.1我国水电工程砂石骨料遇到岩石的多样性和复杂性是罕见的。

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。

2.2西部一些大型水电工程料场特别困难的地形、地质条件下成功采用了竖井、斜井开采运输(最大高差达513m),为今后更加困难的工程建设创造了新经验。

如澜沧江小湾水电站、雅砻江锦屏一级水电站。

2.3长距离带式输送机在大型水电工程陆续成功使用,使得工程运量最大的运输方式有了新的扩展。

1997年南京金阳水泥厂单条带机长15.8km

龙滩工程开始使用长带机(2003年,长4km)

向家坝水电站于2007年投入31.1km的长带机线,为世界之最。其耗电量仅为0.1kwh/,单位运输成本仅为0.32元/。

2009年锦屏二级工程引进国外5.9km的空间曲线返程带料长带机投入运行,同年龙开口工程6km长的国产空间曲线长带机投入运行。

义煤四公里皮带双S弯及机尾

2.4制砂工艺是砂石生产技术的核心。

早期水电工程骨料多用天然骨料,上世纪六十年代以来经历了棒磨机制砂、圆锥机制砂、立轴破与棒磨机联合制砂、单级立轴破制砂、两级立轴破制砂等方式。

本世纪初,日本根据天然砂资源短缺、禁采和混凝土需要更高指标细骨料的市场需求,开发出V7制砂系统。V7制砂系统主要由专门设计的整形立轴破和空气筛以及鼓风机、收尘器、加湿机等部分组成。成品砂细度模数可在2.4~3.0范围内调节、波动值在0.1内,砂的粒形接近球形,石粉含量和粒度亦可调整,砂含水率可稳定在2%内,同时均按事先设定的模式程序化自动生产运行,产品质量稳定。国内企业已在2012年引进该项技术。

制砂循环工艺流程

2.5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:组成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。

3.关于优质高性能混凝土及优质骨料

在总结近20年大型水电工程骨料技术的基础上,中国水力发电工程学会施工专业委员会于2013年8月和11月分别在杭州和成都举办了两次“优质混凝土与骨料技术研讨会”。按照高性能混凝土的要求,对骨料技术明确了今后努力方向和实施步骤。

3.1首先要慎重选好混凝土骨料料源

除了开采运输、移民征地、环保、工程投资等各个要素外,要特别注意原岩质量和骨料质量、混凝土性能,最终确定技术可行、经济合理的料源。要注意以下几点:

(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) 机制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)机制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。

(5)对骨料技术要求是否全部满足规范才能使用问题。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。

(6)关于机制骨料小型试验问题(岩石的功指数和磨蚀性指数)。《水电工程砂石加工系统设计规范》(DL/T)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。

(7)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。

3.2关于骨料精细化、环保生产成套技术

我国砂石年生产量约100~110亿t,反推混凝土浇筑量约为50亿m3,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在2.4~3.0范围内任选,波动值可控制在0.06以内,机制砂的级配和粒形、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。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。

实物场景—达到国家排放标准

3.3关于骨料级配。美国-05中规定小石(5~19mm)分为两级,分级界限为9.5mm,我国雅砻江二滩、黄河小浪底工程的国外承包商均将机制砂分为两级(0~1.2mm,1.2~4.8mm),国内对小石和砂不分级。小石和砂的分级对混凝土性能是有利的,特别是在级配不良或波动时,分级更为有利。建议通过混凝土试验论证分级的合理性,并建议将砂的分级纳入今后规范修改内容。

3.4制砂工艺

湿法—污水处理系统—岩石中含泥量较高

干法—收尘系统—相反

国外(如日本)—两种方式结合使用

FM2.4~3.0范围内任意调整,且波动值做到在0.06之内,并可控制石粉的粒径和含量。由于有严格的除尘系统,现场无粉尘污染。

3.5石粉含量和粒径控制

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75μm或45μm)含量还需有一定比例。现在发展起来的制砂工艺应做到石粉含量和粒径的控制。

3.6砂的含水率控制

砂的含水率小于6%,混凝土的研究表明,混凝土中含水量及其波动对混凝土耐久性极为不利采用环保型干法生产可以有效控制砂的含水率稳定在2~3%之内。

3.7粗骨料粒形

片状分布的岩石—粗骨料针片状超标

反击破和立轴破组合生产方案

立轴破同时生产砂和中小石

针片状—圆度系数

3.8关于地下开采问题

露天开采方式—高边坡稳定和环保问题

地下开采—经济性

地下开采—减少雾霾—绿水青山—金山银山

3.9环保技术

湿法生产—污水处理

预处理—粗颗粒(细砂和石粉)回收—螺旋洗砂机、链条刮板机、砂水分离器等中间处理—高效旋流净化器、辐流、平(竖)流沉淀池、斜板沉淀池等末端处理—污泥—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,DH高效旋流净化器处理效率高、运行成本低,是值得研究推广的方式。

结论:建议在国家规范一时尚未修订的情况下,可以先提出优质骨料的企业标准,分级定价。这样先从规范标准和政策上下手,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,建成优质工程留给子孙后代。

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