《人工制砂技术的应用与发展-第一章》

《人工制砂技术的应用与发展-第一章》

摘要: 建筑业对砂石的大量需求，使得人工砂石取代天然砂石成为必然趋势，同时也加快并推动了这一趋势的发展进程。从质量指标不稳定的干式制砂技术、高耗能的湿式制砂技术到绿色环保型的半干式制砂技术，中国人工砂石生产技术走过了半个多世纪的历程。“以破代磨、智能节能、低碳环保”的特大型绿色环保人工砂石系统的问世，引领了中国人工制砂工艺技术的发展潮流，其技术并日趋成熟; 运用智能化半干式专利生产技术生产出优于规范标准的低成本的高品质砂石骨料对高标号混凝土有着较大的贡献。本文拟从中国水利水电第九工程局承建的砂石工程的历程中分析绿色环保砂石的现状与发展前景。

引言

人工砂石的问市至今已有 53 年的历史，经过中国水利水电第九工程局( 以下简称水电九局) 3 代人的不断探索、默默耕耘，成功地走出了一条建造人工砂石系统的独特之路，掌握和总结了从系统设计、建筑安装到生产运行管理一整套的人工砂石开采加工技术和经验，创造出干式制砂第 1 代技术，引领制砂行业 20 年; 借鉴和发扬湿式制砂第 2 代技术 20 年; 2003 年创造出绿色环保半干式制砂第3 代技术，并拥有制砂前沿技术的发明专利和多项实用新型专利，拥有中国制砂行业的第 1 部工法。目前 “九局环保砂石，中国品牌砂石”已为建筑业砂石骨料发展奠定了坚实的基础。本文将从水电九局 50 多年来在建筑用砂石发展中的研究与实践，描述砂石骨料与混凝土强度及耐久性等主要指标的关系，同时向业内推广低碳、节能、绿色环保的高品质人工砂石生产技术。

1 人工制砂技术的应用

建筑用砂石在上世纪初主要来源于大江大河和古河床滩地。上世纪 50 年代新中国成立后百废待兴，大兴土木需要大量使用砂石料，当时采用的砂石料是天然砂石料，基本没有破碎加工的工艺，天然砂石料主要依靠筛分来进行分级选用，部分使用的破碎加工技术及设备主要来源于前苏联; 而在贵州，因河流河床深切、水流湍急，难以形成河床滩地，没有形成良好的天然砂石料场，所以贵州的建筑工程很少使用天然砂石料。当时用于制备混凝土的粗骨料主要依靠人工手持铁锤破碎新鲜的块石而成，石灰岩、白云岩强风化层岩石便是砂的主要来源，被称为自然山砂，山砂与人工锤制而成的碎石形成混凝土用砂石骨料。

1. 1制砂设备中的干式制砂技术

上世纪 50 年代末，贵州猫跳河三级修文水电站由于设计坝型为混凝土拱坝，因猫跳河没有足够的天然砂石料作为混凝土材料，同时也不具备远距离运输的能力，于是捷克专家要求将混凝土拱坝改为堆石坝，而苏联专家与贵州省水电厅、水电九局共同研究后认为，从坝址的地质与地形条件上分析，建设混凝土拱坝更为经济快捷。经过多次试验，最终用白云岩山砂与粗骨料拌制出了 C17 和C20 混凝土，同时采用锤式制砂机制砂拌制出了C20 和 C27. 5 混凝土。砂石系统于 1959 年 8 月通过验收，砂石问题得到解决后才能确定三级修文水电站为混凝土拱坝( 中国第 1 座厂顶溢流拱坝) 。筑坝材料的解决大大加快了筑坝速度，仅用 1 年 6个月就建成了 1 座 49 m 高的混凝土拱坝，这在当时是一个奇迹。

从 1960—1962 年，水电九局进行了大量的试验与研究，确定了中国第 1 代干式制砂设备工艺: 2 级破碎，生产能力为 80 t/h，一破粗碎采用 250 mm × 500 mm 的颚式破碎机，二破细碎为400 mm × 600 mm 的锤磨机设备，锤磨机上设置筛条生产小石，设置铸铁圆孔板筛网生产砂。1963—1970 年在猫跳河二级、四级水电站建设中，因石灰岩和白云岩含泥问题影响砂石质量，便开发出了3 级破碎，生产能力为 80 t / h; “从开采面取得的石料经铁道( 人工矿车) 运至 250 mm ×500 mm 的颚式破碎机粗碎，然后通过皮带机送到 600 mm ×800mm 带筛条( 37 mm × 37 mm) 锤磨机，经筛分后小于 5 mm 的颗粒送到砂料堆，5 ～10 mm 的颗粒进入螺旋洗石机清洗后送到小石堆，大于 10 mm 的颗粒进入中石堆，部分进入 400 mm ×600 mm 锤磨机锤磨( 机上带铸铁圆孔板网) 直接生产小于 5 mm 的颗粒送到砂料堆”。1966—1974 年在猫跳河五级、六级水电站分别建设了 160 t/h 和200 t/h 的砂石系统。1978 年水电九局的 “用白云岩制水工混凝土的人工砂”技术荣获贵州省科学大会奖。

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