利用河道疏浚料加工人工骨料调整天然骨料级配研究

何定侹

中国葛洲坝集团基础工程有限公司 湖北 宜昌 443002

正文：

引言

本文通过汉江雅口航运枢纽某标段开采生产砂石骨料过程中，利用河道疏浚料进行加工，加入人工破碎系统减少弃料，同时生产天然砂和人工砂并在混凝土生产系统掺配等方法解决了开采料源、高质量生产、优化掺配方式、减少弃料等难题。

1 工程概况

汉江雅口航运枢纽，位于汉江中游宜城，其中电站厂房及右岸泄水闸标段，主要工程量有：混凝土48.55万m3，碎石垫层12.36万m3，砌体6.1万m3等，需要用大量的砂石骨料。以混凝土骨料用量大且质量要求高。

2 骨料的性能指标和来源

2.1 骨料的性能指标

混凝土强度等级有：C15、C20、C25、C30、C40、C50，抗渗等级有：无W4、W6，抗冻等级有：无、F50、F100，粗骨料级配有三级、二级，塌落度有5～7、14～16，混凝土种类较多。

根据《水工混凝土施工规范》（SL677-2014）中第5.3节骨料要求。细骨料可选用天然骨料或人工骨料。其中粗骨料选用5～20mm、20～40mm、40～80mm三种。最高月浇筑强度达到5.5万m3/月，且强度不均衡。

2.2 骨料来源比较

（1）全部对外采购灰岩矿加工的人工骨料。距工地80公里外有灰岩矿，采购人工骨料。优点：原矿质量较好。缺点是：①现有加工厂小，不能满足需求质量和产量要求；②运距远，使价格极高。（2）自建灰岩矿加工的人工骨料厂自行生产。在距工地80公里外有灰岩矿，自行生产。优点：质量优良。缺点：①运距远，价格极高。②建厂手续多，供应不及时。③运输难。（3）全部对外采购天然骨料优点：①粗骨料价格比人工骨料稍低；②产量较大，可以满足需求。缺点：①在距工地60公里位置的天然骨料加工厂生产的细骨料细度模数太小，难以满足规范所需，必须至距工地110公里外有天然细骨料加工厂采购，价格极高；②生产的骨料规格与本工程所采用的水利规范要求有差别，需要更换部分设备，单独生产；③生产质量不太不稳定；④价格高。（4）自行生产天然骨料在工地附近，建设天然骨料加工厂自行生产。优点：质量、产量可控；成本较低且可控。缺点：①需要有可靠的料源，开采天然砂卵石面临一系列环保、水保等难题；②生产出的骨料存在有的品种多，有的品种不足情况，易发生弃料情况，从而产生环保等问题。③天然骨料不能满足高强混凝土的需求。④天然砂细度模数偏小。

3 解决方案

3.1 初步拟定方案

（1）主要由自建的砂石骨料生产。（2）少量不能生产的骨料从市场上采购。

3.2 难题攻关

（1）砂卵石料源问题。距工地下12公里有石滩，水小时过不了船，需要疏浚，因此，与水运部门联系，疏浚航道所开采出来的砂卵石用来加工。（2）天然砂细度模数偏小的问题。掺配人工砂，以提高砂的细度模数。（3）骨料品种存在的与需求不平衡问题。利用较多的粗骨料加工成较小的粗骨料和砂。（4）优化砂的掺配方式。骨料加工系统和混凝土系统联动，骨料加工系统生产出的天然砂和人工砂不掺配，而是在混凝土生产系统上掺配，混凝土生产系统的配料机不是常规的大石、中石、小石、砂四个配料仓，而是设大石、中石、小石、天然砂、人工砂五个配料仓，将砂的掺配放在混凝土生产系统上，可以精确计量精确掺配。

4 砂卵石开采

4.1 结合航道疏浚进行砂卵石开采规划

汉江雅口航电枢纽下游约12km的郭安村位置，是一个石滩，水位低时不能通行500t级的船只，需要疏浚，石滩砂卵石含量丰富，结合疏浚，砂卵石开采全部为水下开采。

（1）料区含量：砂砾料场，有用层储量丰富，主要位于水下超过500万m3，砂砾储量满足系统生产需要。（2）系统生产平衡计算说明：①开采损耗系数：1.20；②船运及码头上岸运输损耗系统数：1.02；③系统生产损耗系数：1.20；④级配不平衡系数：1.10。（3）砂石料需用量：预计本工程混凝土约48.55万m3，需用110万吨，其中砂37万吨，粗骨料73万吨。总开采规模为179万吨。

4.2 砂卵石毛料水下开采、初次筛分和运输

开采顺序为：自上游至下游，分条分块开采，每条长度不超过200m。开采的砂卵石经过采砂船上的筛分机分成砂和卵石两种骨料分别装载上驳船。驳船运输至临时码头，通过皮带机上传至砂石加工系统，其中卵石输送至筛分机，砂输送至砂混合场。

5 砂石骨料加工

5.1 生产指标设计

系统的规模。混凝土系统高峰月浇筑按6.5万m3计算，需求净骨料量为14.5万t，其中砂5.5万t，粗骨料9万t。其它需求安排在非混凝土高峰期。考虑到各种骨料的不平衡需求，需保证以下生产能力：砂7万t/月（天然砂、人工砂各3.5万t）；小石5.5万t/月；中石5.5万t/月；大石4万t/月。高峰期按每月工作23天，每天有效工作16小时：145000÷25÷16=362.5t/h；设计生产能力取400t/h。系统毛料处理能力为：400t/h×1.20×1.10=528t/h；设计处理能力取550t/h。

5.2 工艺流程

砂石系统按生产三级配混凝土骨料生产设计，生产的混凝土骨料为80～40mm、40～20mm、20～5mm三种粗骨料和天然砂、人工砂两种细骨料。

6 天然砂与人工砂的掺配

根据实测天然砂与人工砂的细度模数，绘制出掺配比例，在混凝土配料单上分别计算出天然砂与人工砂的配料数量，由混凝土生产系统精确计量配料。

7 结语

汉江雅口航运枢纽的砂卵石开采、骨料生产系统、混凝土生产系统建成后，满足了生产要求，并且大大降低了成本，也减少了废料弃置。利用河道疏浚料进行加工，加入人工破碎系统减少弃料，同时生产天然砂和人工砂并在混凝土生产系统掺配等方法可以在具备相似条件的水利、航运、铁路、公路等各种项目建设中大力推广。