浙江省交通建设工程机制砂生产(干法)及机制砂混凝土技术指南

浙江省交通建设工程机制砂生产(干法)及机制砂混凝土技术指南机制砂作为天然砂的重要替代材料，在交通建设工程中应用日益广泛。浙江省地处长三角经济区，交通基础设施建设需求旺盛，天然砂资源相对匮乏，推广机制砂生产及应用对保障工程质量、促进资源循环利用具有重要意义。针对浙江省气候特征（湿润多雨）、地质条件（多山多丘陵，岩石资源丰富）及工程特点，结合干法工艺无需水洗、节约水资源、石粉可控的优势，形成适用于本省交通建设工程的机制砂生产（干法）及机制砂混凝土技术体系，具体技术要求如下：一、机制砂干法生产技术要求机制砂干法生产以“原料控制-破碎整形-分级筛分-粉量调控-质量检测”为核心流程，需重点控制母岩品质、破碎工艺参数、石粉含量及颗粒级配，确保机制砂满足《建设用砂》（GB/T14684）及《公路工程集料试验规程》（JTGE42）中C60及以下混凝土用砂技术标准。（一）原料选择与预处理1.母岩要求：优先选用浙江省广泛分布的花岗岩、石灰岩、凝灰岩等硬质岩石，母岩抗压强度应≥80MPa（用于C60及以上混凝土时≥100MPa），软化系数≥0.85，避免使用泥岩、千枚岩等易风化或含泥量高的岩石。原料进场前需进行岩相分析，检测硫化物、硫酸盐含量（≤1.0%）、有机质含量（比色法试验不深于标准色），严禁混入煤矸石、树根等杂物。2.原料预处理：大块原料需经颚式破碎机进行粗碎，控制初始粒径≤300mm；含泥量较高的原料（如表面附着风化土）需通过振动给料机+除土筛预处理，除土筛孔径宜为10mm，确保原料含泥量（水洗法）≤3.0%。（二）破碎与整形工艺干法生产宜采用“粗碎-中碎-细碎”三级破碎工艺，配套立轴冲击式破碎机（制砂机）进行颗粒整形，优化粒形与级配。-粗碎：选用颚式破碎机，排料口宽度控制在50-80mm，出料粒径≤60mm，确保后续中碎效率。-中碎：采用圆锥破碎机（硬岩）或反击式破碎机（软岩），排料口宽度15-30mm，出料粒径≤30mm，破碎比控制在3-5之间，避免过度粉碎。-细碎与整形：核心工序采用立轴冲击式破碎机，通过“石打石”或“石打铁”模式调整破碎力度。用于C30-C50混凝土时，建议采用“石打石”模式（粒形更优），线速度45-55m/s；用于C60及以上混凝土时，可结合“石打铁”模式（提高破碎效率），线速度50-60m/s，确保机制砂针片状颗粒含量≤10%（C60及以上≤8%）。（三）筛分与分级控制1.筛分设备：配置多层振动筛（建议3-4层），筛网孔径依次为9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm，筛面倾角15°-20°，振幅4-6mm，频率14-16Hz，确保分级精度。2.分级要求：-0-4.75mm为成品机制砂，其中0.15-4.75mm颗粒占比≥85%（避免过细粉过多）；-4.75-9.5mm返回制砂机再破碎，9.5mm以上返回中碎机；-0.15mm以下石粉通过空气分级机或脉冲除尘器分离，控制石粉含量（MB值≤1.4时）：C30及以下混凝土用砂≤10%，C35-C50≤8%，C60及以上≤5%；MB值＞1.4时，石粉含量相应降低2%。（四）除尘与粉量调控干法生产需配套高效除尘系统（建议采用脉冲袋式除尘器），确保车间粉尘浓度≤10mg/m³（《工作场所有害因素职业接触限值》GBZ2.1），排放浓度≤15mg/m³（《大气污染物综合排放标准》GB16297）。通过调节除尘器风量（建议主风机风量15000-25000m³/h）和分料阀开度，精准控制石粉含量。当石粉含量偏低时，可关闭部分除尘支管；偏高时，增大风量或提高分级机转速（分级机转速与石粉细度成正相关）。（五）质量检测与储存1.出厂检测：每200-400m³检测一次颗粒级配（筛分析）、石粉含量（亚甲蓝MB值法）、泥块含量（水洗法）、压碎指标（C30及以上≤20%，C30以下≤25%）、粒形（针片状含量），检测结果需符合《公路工程集料试验规程》要求。2.储存要求：成品砂采用封闭式料仓储存，地面硬化并设置排水坡度，避免雨水渗入；不同规格砂分区堆放，标识清晰，防止混料；储存周期不宜超过30天，长期存放需定期翻拌，防止结拱。二、机制砂混凝土技术要点机制砂混凝土性能受机制砂颗粒特性（级配、石粉含量、粒形）、胶凝材料组成、外加剂适配性影响显著。需通过配合比优化，平衡混凝土工作性、强度与耐久性，重点控制需水量、坍落度损失及早期收缩。（一）原材料技术要求1.机制砂：除满足前述生产标准外，需重点控制：-颗粒级配：II区中砂为宜（累计筛余4.75mm：10-0，2.36mm：35-5，1.18mm：65-35，0.6mm：85-71，0.3mm：95-80，0.15mm：100-90），细度模数2.3-3.0；-石粉需为母岩破碎产生的惰性或低活性微粉（MB值≤1.4时为“有效石粉”，可填充孔隙、改善和易性；MB值＞1.4时视为“泥粉”，需严格限制含量）。2.水泥：优先选用P·O42.5及以上普通硅酸盐水泥，3天抗压强度≥22MPa，28天≥42.5MPa，碱含量≤0.6%（预防碱骨料反应）。3.掺合料：推荐使用II级及以上粉煤灰（需水量比≤105%）、S95级矿渣粉（比表面积400-450m²/kg），掺量根据强度等级调整（C30-C40掺量20-30%，C50-C60掺量15-25%），改善混凝土密实度与抗裂性。4.外加剂：选用聚羧酸高性能减水剂（减水率≥25%），与水泥、掺合料需进行适配性试验（净浆流动度经时损失≤30mm/1h），含气量控制在3-5%（抗冻等级F200及以上时≤5%）。5.水：采用饮用水，氯离子含量≤200mg/L（预应力混凝土≤50mg/L）。（二）配合比设计原则1.目标性能导向：根据工程部位（如桥梁墩柱、隧道衬砌、路面）确定设计指标，重点关注：-工作性：坍落度（180-220mm）、扩展度（450-600mm）、倒坍落度筒时间（≤20s），避免离析泌水；-强度：7天抗压强度≥设计强度的70%，28天≥100%，弹性模量满足结构要求；-耐久性：抗渗等级≥P6（地下结构≥P8），抗冻等级≥F150（寒冷地区≥F250），电通量（56天）≤1500C（C50及以上≤1000C）。2.参数优化策略：-砂率调整：机制砂因表面粗糙、棱角多，砂率需比天然砂混凝土提高2-4%（C30：38-42%，C50：36-40%），具体通过“体积法”计算（砂浆体积占比38-42%）；-水胶比控制：C30≤0.55，C40≤0.45，C50≤0.40，C60≤0.35，低水胶比需通过减水剂保证流动性；-石粉利用：MB值≤1.4时，石粉可替代5-10%胶凝材料（需经试验验证），降低水泥用量，改善浆体包裹性；MB值＞1.4时，石粉视为有害成分，需严格控制含量≤3%。（三）混凝土制备与施工控制1.拌制：采用强制式搅拌机，投料顺序为“砂+石+50%水→搅拌20s→水泥+掺合料→搅拌30s→外加剂+剩余水→总搅拌时间≥120s”（C60及以上≥150s）。需定期校验计量设备（误差：胶凝材料≤±1%，骨料≤±2%，水及外加剂≤±1%）。2.运输：采用混凝土罐车，转速保持2-4r/min，运输时间≤90min（气温＞30℃时≤60min），到达现场后检测坍落度（损失≤20mm），严禁随意加水，需调整时可补加少量减水剂（经试验确定）。3.浇筑与振捣：分层浇筑厚度≤500mm（大体积混凝土≤300mm），采用插入式振捣棒（间距≤400mm，插入下层50-100mm），振捣时间15-20s（以表面泛浆、无气泡冒出为准），避免过振导致石粉下沉、浆体上浮。4.养护：关键工序，需在浇筑后8h内覆盖保湿（塑料膜+麻袋），洒水养护时间≥7天（C50及以上≥14天），日均温＜5℃时采用保温养护（覆盖岩棉被+蒸汽养护），避免表面开裂。（四）质量检验与控制1.过程检验：每台班检测2次坍落度、扩展度，每50m³制作1组标准养护试块（150mm立方体），每100m³制作1组同条件养护试块（用于拆模、张拉控制）。2.耐久性检验：每500m³检测1次电通量（C50及以上）、抗渗等级（地下结构），每2000m³检测1次抗冻等级（寒冷地区）。3.问题处理：若混凝土出现离析（浆体与骨料分离），需检查砂率是否偏低（调增1-2%）或减水剂掺量过高（调减0.1-0.2%）；若坍落度损失过快，需检测机制砂吸水率（＞3%时需延长搅拌时间或提高初始坍落度）或外加剂与水泥的适配性（更换外加剂型号）。三、浙江省地域适应性调整建议浙江省属亚热带季风气候，夏季高温高湿（气温35-40℃，湿度80-90%），冬季温和（气温0-10℃），需针对不同季节调整工艺参数：-夏季施工：机制砂需遮阳降温（料仓顶部设喷淋管，控制砂温≤30℃），混凝土中掺加缓凝剂（缓凝时间6-8h），缩短运输时间，浇筑后增加洒水频率（每2h一次）；-冬季施工：机制砂储存时覆盖保温（砂温≥5℃），混凝土采用热水拌制（水温