淺析立軸沖擊破碎機(jī)在石料整形方面的認(rèn)識(shí)

時(shí)間：2014-12-18作者：上海巍立路橋設(shè)備有限公司瀏覽：44

目前我國(guó)公路工程施工中采用的幾乎都是沒有經(jīng)過整形的石料，其具有銳尖、邊棱等特點(diǎn)。用未經(jīng)整形的石料鋪路，路面強(qiáng)度難以**， 究其原因，一是強(qiáng)度不同的銳尖和邊棱會(huì)對(duì)瀝青粘結(jié)處瀝青膜造成一定的破壞；二是針尖片狀石料容易折碎，也會(huì)使路面強(qiáng)度下降； 三是由于石料是由各個(gè)規(guī)模不的一石料加工廠生產(chǎn)的，規(guī)格不統(tǒng)一，石料大小不均。
下面對(duì)砂石骨料整形研究作一定分析。

     砂石骨料整形的必要性
     將碎石與卵石對(duì)混凝土的影響和簡(jiǎn)單破碎砂石骨料與石料整形砂石骨料對(duì)混凝土的影響分別從粒形和界面上進(jìn)行對(duì)比，如表 1、表 2 所示。

表 1 碎石與卵石對(duì)混凝土的影響

項(xiàng)目	碎石	卵石
粒型	棱角多，拌合物流動(dòng)性差	粒形接近球形，拌合物的流動(dòng)性好
界面	界面粗糙，與砂漿黏結(jié)強(qiáng)度高	界面光滑，與砂漿黏結(jié)強(qiáng)度低

表 2 簡(jiǎn)單破碎砂石骨料與顆粒
整形砂石骨料對(duì)混凝土的影響

項(xiàng)目	簡(jiǎn)單破碎	石料整形
粒型	棱角多，拌合物流動(dòng)性差	粒形接近球形，拌合物的流動(dòng)性好
界面	黏附有較多的低強(qiáng)度老砂漿，形成黏結(jié)薄弱點(diǎn)，影響與新砂漿的黏結(jié)強(qiáng)度	低強(qiáng)度老砂漿被剝離，與新砂漿黏結(jié)強(qiáng)度得到提高

       由表 1 可知，卵石在粒形上有優(yōu)勢(shì)，碎石在界面上有優(yōu)勢(shì)。從卵石和碎石分別對(duì)混凝土工作性和力學(xué)性能、耐久性影響，并結(jié)合國(guó)外一些**的混凝土配合比（水泥用量非 常低，卵石砂石骨料所占比例較多，且粗砂石骨料顆粒形貌、粒形、級(jí)配、針片狀顆粒含量都比較合理）可知，卵石粒形的優(yōu)點(diǎn)掩蓋了界面的不足，卵石混凝土性能 **碎石混凝土，且成本較低。由表 2 可知，石料整形砂石骨料與簡(jiǎn)單破碎砂石骨料相比，粒形和界面均得到了改善，能夠大幅提高混凝土的性能。為了充分利用碎石資源，應(yīng)對(duì)砂石骨料進(jìn)行整形處理， 避免直接使用簡(jiǎn)單破碎的低品質(zhì)砂石骨料。通過碎石與卵石對(duì)混凝土的影響和簡(jiǎn)單破碎砂石骨料與石料整形砂石骨料對(duì)混凝土的影響，分別從粒形和界面上進(jìn)行對(duì) 比，可得出以下結(jié)論：
       （1）卵石在粒形上有優(yōu)勢(shì)，碎石在界面上有優(yōu)勢(shì)。卵石粒形的優(yōu)點(diǎn)掩蓋了界面的不足，卵石混凝土性能**碎石混凝土。
       （2）經(jīng)過整形處理后的砂石骨料同整形前相比，既具備了粒形優(yōu)勢(shì)，又具備了界面優(yōu)勢(shì)，能夠顯著提高混凝土的性能。因此有必要對(duì)砂石砂石骨料進(jìn)行整形處理，避免直接使用未經(jīng)整形處理的砂石骨料。
       （3）綜合（1）和（2）所得，若對(duì)碎石骨料進(jìn)行整形處理，整形后碎石的顆粒形貌、粒形、級(jí)配、針片狀顆粒含量均會(huì)發(fā)生很大改變，使用此碎石所配制的混凝土的性能（工作性、力學(xué)性能和耐久性）將會(huì)大大提高。因此，需對(duì)碎石進(jìn)行整形研究。
 
       1.2 砂石骨料整形設(shè)備的研究
      砂石骨料整形設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理見圖 1。

 
       目前市場(chǎng)上，利用整形破碎機(jī)進(jìn)行碎石制砂生產(chǎn)的廠家已經(jīng)有很多，且整形技術(shù)逐漸成熟。PCL立軸沖擊破碎機(jī)（也 稱PCL制砂機(jī)）是上海巍立路橋設(shè)備有限公司研制的一種對(duì)石料進(jìn)行綜合處理的設(shè)備。該破碎機(jī)從研發(fā)至今，前后共經(jīng)歷3代，目前已推向市場(chǎng)，該機(jī)是目前砂石 骨料行業(yè)較**的整形制砂設(shè)備之一，在國(guó)內(nèi)各大制砂生產(chǎn)線中得到廣泛的應(yīng)用。PCL立軸沖擊破碎機(jī)對(duì)原材料的處理入手，將石料的強(qiáng)度、規(guī)范化提高了一個(gè)等 級(jí)，從而為提高路面質(zhì)量和延長(zhǎng)路面使用壽命提供了設(shè)備**。PCL立軸沖擊破碎機(jī)是一種利用高速運(yùn)動(dòng)的顆粒間的相互沖擊與摩擦作用，有效地打掉顆粒上較為 **的棱角的一種新技術(shù)。PCL立軸沖擊破碎機(jī)由主機(jī)系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和壓力密封系統(tǒng)組成，主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)裝有一個(gè)立軸式旋轉(zhuǎn)葉輪，工作時(shí) 物料由上端進(jìn)料口進(jìn)入主機(jī)內(nèi)，一部分物料經(jīng)葉輪**部進(jìn)入葉輪內(nèi)腔，由于受離心力作用而加速并被高速拋射出去；另一部分物料同時(shí)由主機(jī)內(nèi)的分料系統(tǒng)沿葉輪四 周落下，并與葉輪拋射出的物料相碰撞實(shí)現(xiàn)粉碎。被粉碎的物料在粉碎腔內(nèi)通過反復(fù)撞擊、剪切和磨擦后，達(dá)到對(duì)其石料整形的目的。PCL立軸沖擊破碎機(jī)的性能 特點(diǎn)：
       （1）被粉碎物料的顆粒形狀好，無針狀和片狀顆粒，粉碎物料的堆積密度高，顆粒表面清潔度好；
       （2）合理的粉碎結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了物料與物料之間的碰撞，沒有其它介質(zhì)摻入，物料純度高；
       （3）該機(jī)壓力密封系統(tǒng)保證了主機(jī)工作正常和運(yùn)行穩(wěn)定，延長(zhǎng)軸承的使用壽命；
       （4）設(shè)備體積小、產(chǎn)量大、操作簡(jiǎn)便、噪音低，安裝和維修方便，易損件及動(dòng)力消耗低。
 
        PCL立軸沖擊式破碎機(jī)用于碎石整形制砂現(xiàn)場(chǎng)
 
        1.3 砂石骨料整形后對(duì)混凝土性能的影響
        根據(jù)卵石與碎石、簡(jiǎn)單破碎砂石骨料與石料整形砂石骨料分別對(duì)混凝土性能的影響，以及國(guó)外與國(guó)內(nèi)混凝土配合比的差異，并結(jié)合砂石骨料整形原理，粗顆粒砂石骨料整形后可對(duì)混凝土性能產(chǎn)生以下影響：
       （1）簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料顆粒棱角多，表面粗糙，且含有較多的微裂縫，導(dǎo)致砂石骨料的吸水率大、堆積密度和密實(shí)密度小。
       （2）石料整形不僅可以改變砂石骨料的粒形，減少骨料中的微裂縫含量，同時(shí)也使砂石骨料中的較小顆粒增多。
       （3）石料整形后的砂石骨料級(jí)配好、粒型較好，顆粒堆積密度較整形前平均提高 15% 左右，甚至提高更多。
       （4）石料整形后的砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度均較整形前提高了約 100～200kg/m3，空隙率降低 10% 左右，壓碎指標(biāo)降低 30%～40%。
       （5）石料整形后砂石骨料的表觀密度、吸水率較簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料有提高。
 
       2.砂石骨料整形后的粒形變化
       簡(jiǎn)單破碎后的砂石骨料粒形差、表面粗糙、棱角較多，表面含有大量的水泥砂漿塊( 如圖3 所示)。經(jīng)過顆粒整形后的砂石骨料與簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料相比:表面干凈、光滑，棱角較少，水泥砂漿塊含量減少(如圖4 所示)。
表3 砂石骨料的吸水率%

粒徑范圍/mm	簡(jiǎn)單破碎砂石骨料	顆粒整形砂石骨料
2． 5 ～ 5． 0	6.7	5.3
1． 25 ～ 2． 5	7.6	6.2
0． 63 ～ 1． 25	7.1	6.7
0． 315 ～ 0． 63	9.1	8.2
0． 16 ～ 0． 315	11.1	10.1
平均	8.3	7.8

 
        2.2 砂石骨料的顆粒級(jí)配
       通過試驗(yàn)測(cè)出簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料和顆粒整形的砂石骨料的顆粒級(jí)配，級(jí)配情況見表4。數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示:兩種砂石骨料的級(jí)配均能滿足JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法的要求。
表4 砂石骨料顆粒級(jí)配%

粒徑范圍/mm	簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料		破碎整形的砂石骨料
	分計(jì)篩余	累計(jì)篩余	分計(jì)篩余	累計(jì)篩余
25 ～ 31． 5	5． 0	5.0	3.6	3.6
20 ～ 25	13.4	18.4	18.0	21.6
16 ～ 20	24.0	42.4	17.9	39.5
10 ～ 16	32.8	75.2	32.8	72.3
5 ～ 10	24.8	100	27.6	100

 
        2.3 砂石骨料的堆積密度
        經(jīng)測(cè)試不同粒級(jí)的簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料和顆粒整形的砂石骨料的堆積密度見表5。數(shù)據(jù)分析表明，通過整形處理可以使砂石骨料的堆積密度提高4%～14.5%，整形的效果是十分顯著的。
表5 砂石骨料堆積密度kg /m3

粒徑范圍/mm	簡(jiǎn)單砂石骨料	顆粒整形砂石骨料
5． 0 ～ 10	1 057	1210
10． 0 ～ 16	1 132	1270
16． 0 ～ 20	1 197	1244
20． 0 ～ 25	1182	1291
25． 0 ～ 31． 5	1170	1248

 
        2.4 砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度
       砂石骨料混凝土的配合比直接受連續(xù)級(jí)配砂石骨料的堆積密度大小的影響。砂石骨料的堆積密度愈大，由其配制的混凝土的砂率則愈小，水泥用量也相對(duì)減少。連續(xù)級(jí)配的**砂石骨料、簡(jiǎn)單破碎砂石骨料及顆粒整形砂石骨料的堆積密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。
表6 砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度kg /m3

砂石骨料種類	**砂石骨料	簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料	顆粒整形的砂石骨料
粒級(jí)	5 mm ～ 31． 5 mm	5 mm ～ 31． 5 mm	5 mm ～ 31． 5 mm
堆積密度	1330	1195	1335
密實(shí)密度	1480	1355	1525

       實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，顆粒整形砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度較大，**砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度次之，簡(jiǎn)單破碎的再生砂石骨料的堆積密度和密實(shí)密度較小。
 
       2.5 砂石骨料的表觀密度
       砂石骨料的堆積密度和表觀密度均比**碎石骨料要低，這是由于砂石骨料表面粗糙、多棱角，內(nèi)部存在大量微裂縫，表面裹著大量的水泥砂漿的緣故。在混凝土中 較薄弱的部位是界面，通過顆粒的整形處理，既把粘附在骨料表面的部分水泥砂漿從界面處剝離掉了，又改變了砂石骨料的顆粒形態(tài)，不僅使再生砂石骨料的表觀密 度提高了，而且降低了吸水率。砂石骨料的表觀密度試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明( 見表7)，經(jīng)過整形處理后表觀密度略有提高。砂石骨料的堆積空隙率試驗(yàn)結(jié)果見表8，表明通過整形處理砂石骨料的堆積空隙率下降比較明顯，堆積密度提高，整 形效果顯著。
表7 砂石骨料的表觀密度g /cm3

粒級(jí)/mm	簡(jiǎn)單破碎的骨料	破碎整形的骨料
25 ～ 31． 5	2． 58	2． 57
20 ～ 25	2． 52	2． 60
16 ～ 20	2． 59	2． 63
10 ～ 16	2． 58	2． 60
5 ～ 10	2． 54	2． 57
5 ～ 31． 5	2． 56	2． 59

表8 砂石骨料的空隙率%

粒級(jí)/mm	簡(jiǎn)單破碎的骨料	破碎整形的骨料
25 ～ 31． 5	0． 547	0． 514
20 ～ 25	0． 531	0． 503
16 ～ 20	0． 538	0． 527
10 ～ 16	0． 561	0． 512
5 ～ 10	0． 584	0． 529
5 ～ 31． 5	0． 533	0． 485

 
       2.6 砂石骨料的吸水率
       由于整形處理把粘附在骨料表面的水泥砂漿從界面處剝離掉了，因而降低了砂石骨料的吸水率。砂石骨料的吸水率試驗(yàn)結(jié)果見表9，表明整形處理后的砂石骨料比簡(jiǎn)單破碎的再生砂石骨料的吸水率顯著降低。
表9 砂石骨料的吸水率

粒級(jí)/mm	簡(jiǎn)單破碎的骨料	破碎整形的骨料
25 ～ 31． 5	2． 41	1.21
20 ～ 25	3． 08	1.34
16 ～ 20	*	2.14
10 ～ 16	4.86	3.50
5 ～ 10	7.52	4.26
5 ～ 31． 5	4.70	2.90

 
        2.7 壓碎指標(biāo)
        壓碎指標(biāo)是衡量砂石骨料強(qiáng)度的一個(gè)重要參數(shù)。因?yàn)槭茉偕笆橇媳砻姘?即水泥石和水泥砂漿)的影響，砂石骨料的壓碎指標(biāo)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于**砂石骨料。原 混凝土的強(qiáng)度和制備方法等因素影響了砂石骨料壓碎指標(biāo)值的大小。簡(jiǎn)單破碎再生粗骨料、顆粒整形砂石骨料和**砂石骨料的壓碎指標(biāo)值的試驗(yàn)結(jié)果見表10。試 驗(yàn)表明:砂石骨料顆粒的三維尺寸愈接近，則壓碎指標(biāo)值愈低;原混凝土的強(qiáng)度愈高，砂石骨料的壓碎指標(biāo)值則愈低;砂石骨料表面水泥石和水泥砂漿附著率愈小， 則壓碎指標(biāo)值愈低。這說明整形處理可以顯著地降低砂石骨料的壓碎指標(biāo)值，提高砂石骨料的強(qiáng)度，其值完全滿足JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法的所有規(guī)定，JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)方法要求的碎石壓碎指標(biāo)值如表11所示。
表10砂石骨料的壓碎指標(biāo)%

序號(hào)	簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料	破碎整形的砂石骨料	**骨料
1	16.2	9.8	6.3
2	16.8	9.6	5.4
3	14.4	8.8	5.6
平均值	15.8	9.4	5.8

表11 碎石的壓碎指標(biāo)(JGJ 53-92) %

巖石品種	混凝土強(qiáng)度等級(jí)	壓碎指標(biāo)值
水成巖	C55 ～ C40	≤10
	≤C35	≤16
變質(zhì)巖或深成的火成巖	C55 ～ C40	≤12
	≤C35	≤20
火成巖	C55 ～ C40	≤13
	≤C35	≤30

         2.8 針片狀顆粒的含量
         針片狀顆粒的含量是影響砂石骨料性能的一個(gè)重要指標(biāo)，在再生砂石骨料中存在大量的片狀顆粒。砂石骨料顆粒整形前后針片狀顆粒含量的變化值見表12，試驗(yàn)表明砂石骨料的顆粒整形效果顯著。
表12 針片狀顆粒含量%

骨料種類	簡(jiǎn)單破碎的砂石骨料	顆粒整形的砂石骨料
實(shí)測(cè)值	5.1	1.5
JGJ 53-92 要求	≥C30 的混凝土，≤15

 
        通過PCL立軸沖擊式破碎機(jī)整形過的砂石骨料較簡(jiǎn)單破碎砂石骨料的級(jí)配好、粒形好，堆積密度、密實(shí)密度和表觀密度提高，吸水率降低，砂石骨料的細(xì)度模數(shù)減小，砂石骨料的壓碎指標(biāo)值降低，針片狀顆粒含量比**碎石骨料還少。顆粒整形后的砂石骨料完全符合混凝土用砂( 中砂)和石的要求。

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