新型大孔隙混凝土生产用在线水洗筛

李立国，李庆宇

（邢台路桥建设总公司，河北 邢台 054000）

0 引 言

大孔隙混凝土的施工应用即是期望通过改变孔隙率、孔隙结构、孔隙直径等因素，提高路面施工质量及效果。黄凯健等［1］针对新型护坡生态混凝土，研究不同的矿物掺合料、粒径集料及孔隙率对其强度发展的影响规律。池龙［2］设计了全自动干湿水洗筛砂机，并对各部件的设计结构以及功能作用进行了详细说明。侯红青［3］在大孔隙混凝土配合比设计的理论基础上，提出了单一粒径的大孔隙混凝土的配合比设计，使大孔隙混凝土的孔隙率达到试验前的设计要求。郑木莲等［4］提出了2种形式的路面结构内部排水系统。

笔者单位自2009年开始致力于研究新型大孔隙混凝土技术和配套的生产设备以来，经过多年在工程生产中的探索和发展，总结出了比较完善的施工经验和设备改进方案。本文通过在大孔隙混凝土生产中对水洗筛进行升级改造，使其在500t·h－1大孔隙混凝土的额定生产量下能更好地清洗、筛分骨料，提高生产效率和混合料生产质量，并改善最终施工效果。

1 大孔隙混凝土的生产工艺

大孔隙混凝土不同于传统建筑混凝土，它需要达到较好的透水功能，同时兼具一定的强度。大孔隙混凝土主要由粗粒径骨料、定量比例的水泥和粉煤灰、定量的胶水和水组成，所以又被称为无砂混凝土。生产大孔隙混凝土所用的骨料粒径要求在3～32．2mm之间，并且生产中需要严格控制水泥、粉煤灰、胶水等原料之间的比例。中国最近几年的环保形势比较严峻，石料厂被取缔和整合关停的较多，导致施工企业对于原材料的需求如饥似渴，然而石料的质量参差不齐，粒径大小不一，泥沙含量比较高，均匀度也较差，造成产品级配混乱、质量下降［5－8］。如果石料中含有过多的粉类材料，就会严重改变混凝土配合比，影响胶水和水泥对骨料的胶结性。采用在线水洗筛可以在大孔隙混凝土生产过程中改良骨料情况，减少单独清洗石料环节，节省工期，并且使骨料达到大孔隙混凝土的生产质量要求。

2 新型水洗筛设计理念

水洗振动筛应用于大孔隙混凝土的物料脱泥筛分作业，可实现石料清洗和等级筛分同步进行，在剔除超规格骨料的同时清洗冲刷掉不合规格的细集料。新型水洗筛的设计理念是将水洗筛分成前部筛分区和后部清洗区。运转的偏心块产生离心力激发筛箱产生一定振幅的圆运动，将未洗石料用皮带机投送入水洗振动筛箱的前端，石料落入筛网，筛上石料在倾斜的筛面上受到筛箱传给的冲量而作连续抛掷运动［9－11］。物料在抛起时被分层，在振动筛前半部分使用小孔径筛网将大部分石粉和砂粒筛除；在振动筛后部加装组合式喷水装置，对振动筛上的石料进行喷水冲洗，使在振动筛前半部分没有被筛除的颗粒在水洗和振动的共同作用下透筛下落，从而实现初步清洗；然后筛箱的高频率振动使筛网上的石料始终呈振跳悬滚状态，物料相互挤擦向筛网尾部运动，安装在振动筛尾部的清洗喷头进行二次清洗，可以达到去除石料表面泥土的效果。振动筛既要保证物料呈悬滚状态，又要保证较高的石料振跳频率，因此需要选用强度更好、寿命较长的筛网。

3 新型水洗筛的结构特点

3．1 水洗筛上部结构

新型水洗筛的上部是具体实施石料筛分和清洗工作的部位，其组成包括振动筛体、筛网、初洗喷水装置和二次清洗喷水装置等。新型水洗筛在上半部分的改进主要体现在筛网的配置结构和2种清洗装置的组合上。某些同类型水洗筛在工作时都是采用筛分清洗共同进行，这样虽然简化了工作程序，但是存在石料中泥浆清洗不彻底的问题，并且大量的砂粒都会被水流冲入到沉淀池中，导致后期需要频繁地清理沉淀池中的泥沙［12－13］。新型水洗筛主动将筛体分为前部筛分区和后部清洗区，从而实现干湿分离。未清洗的石料由皮带机投入到水洗筛前端，水洗筛前部筛分区设置一层4mm防堵筛网，在振动筛的作用下，筛分出大部分石粉和砂粒，使其落入筛体下部的独立舱室内，没有通过筛网的石料将随着振动筛的振动翻滚进入到水洗筛的后半部清洗区。清洗区采用双层筛网，上层筛网孔径为35mm，位置与筛分区筛网搭接在一个平面上，起筛分出超粒径石料的作用；下层筛网为4mm防堵筛网，位置在大孔径筛网的正下方。振动筛清洗区上方布置清洗喷头，清洗喷头分为初洗喷头和二次清洗喷头，石料需要经过初洗和二次清洗2道工序。这是因为在工程实践中发现：只经过一次清洗的石料中仍然含有不定量的泥沙，而大孔隙混凝土的生产过程需要严格控制泥沙含量，因此加入了二次清洗这个环节，利用较为清洁的水源进行二次清洗时，初洗喷头的喷嘴较大，因此出水流量较大，对石料产生大水流冲刷作用，而且由于喷嘴口径大、不易堵塞的特点，初洗工序可以使用沉淀池中短时间经过二次沉淀的水。二次清洗喷头的喷嘴口径较小，使水流产生高压细化作用来冲刷初洗未清除的泥水，用水量较少，且所用的水为清洁的储存罐中的水。经过这样筛分清洗后，石料中的石粉和砂粒就会被基本清除，石料的含水率也基本接近饱和，清洗石料的污水也会通过独立仓室流入初级沉淀池中。新型水洗筛结构如图1所示。

图1 新型水洗筛的结构

3．2 水洗筛下部结构

旧的水洗筛的下部是一个锥形的整体仓室，石料在经过水流冲洗后，水混杂着泥沙全部漏入仓室，仓室中只有一个水平夹角为45°的倾斜篦子固定在仓中，用来过滤水中的泥沙，连续长时间生产后，篦子会有堵塞的现象，需要人工定期清理，产生此种负面情况的主要原因也与上文所讲的筛分、清洗2个环节不分离有关。新型水洗筛采用筛分和清洗环节分离设计，根据新型水洗筛的上部结构，下部设置为2个独立的仓室。由于处在投料端的振动筛前半部是依靠振动筛的筛分作用对投入石料先进行筛分，通过筛网的石粉和砂粒都会落入到水洗筛下部的石粉仓中。石粉仓的出口处放置一个输送带，用来转运石粉仓中的石粉和砂粒。经过筛分后的石料进入石料清洗环节，清洗石料后的污水会被收集到另一个仓室里，顺着管道流入初级沉淀池中，从而减少了初级沉淀池中的泥沙含量，便于沉淀池后期清理。

3．3 配套设施

石料清洗环节需要大量消耗水源来清洗石料，如果不能够对水源进行循环利用，就会产生极大的浪费。因此，在水洗筛附近设置初级沉淀池和二次沉淀池，清洗石料的污水首先流入到初级沉淀池中，污水中较大粒径的砂粒会相对容易沉淀在初级沉淀池中，经过短时间沉淀后，通过带有滤网的污水泵在初级沉淀池相对高水位线处抽取池中较为清洁的水到二次沉淀池。水在二次沉淀池中经过二次沉淀后，可以再次用在石料清洗环节中的初洗过程。

4 新型水洗筛应用

由于石料在水洗筛前部提前经过筛分，因此清洗石料后收集到沉淀池的水中泥沙含量相对较低，减轻了沉淀池中泥沙的转运次数，提高了生产效率和沉淀池中水的使用效率。分别采用无水洗、传统型水洗以及新型水洗筛的石料含砂率、含水率情况见表1。

表1 无水洗、传统型水洗以及新型水洗筛的石料含砂、含水率

这款新型水洗筛是笔者单位自主研制的大孔隙混凝土拌合楼的配套设备，曾经在廊沧高速、廊琢高速、安徽六安市107国道、七里河综合治理工程等项目中得到了实际应用，现场施工后的效果如图2所示，骨料分布均匀，色泽均匀，平整度和密实度得到了保障，施工效果得到了业主的好评。

由于施工设备生产效率提高，可为工程量大的施工项目带来明显的经济效益，在保障质量、缩短工期两方面都起到了积极的作用。

5 结 语

图2 使用新型水洗筛后骨料的施工效果

（1）通过对现有拌合设备中水洗筛的重新设计，使石料的含砂率得到了良好的控制，从未经处理的3．5%下降到0．3%。

（2）采用改良后的新型在线水洗筛清洗的石料含水率比较稳定，维持在1．1%，从而提高了大孔隙混凝土的质量，具有良好的经济性。

（3）进一步完善拌合楼设备的功能，改变固有的生产设备，为旧设备赋予新功能，可提高施工质量，使经济成本得到更好的控制。