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机制砂特点与干混砂浆的生产及施工
2019-9-10 9:32:00
 
一、用于生产干混砂浆的机制砂
1、石屑
石屑又被矿山开采企业称为“石粉”、“尾料”,粒径一般为0-5mm,粒形复杂,含有一定量的针片状。未经处理的石屑一般无法作为“砂”应用于混凝土和砂浆的生产。随着矿山岩性和生产加工工艺的不同,各地石屑的粒形和粒径分布也差异较大。尽管如此,作为一种价格低廉的原材料资源,干混砂浆生产企业应当对其进行一些基本的过筛分析,以判断是否及如何利用。特别是以石屑为主要或可能原材料的干混砂浆生产工艺,是区别于普通生产工艺的。
2、普通机制砂
典型的“普通机制砂”的生产工艺一般较为简单,主要由制砂机和筛分机组成,由于制砂粒形和级配不佳,造成筛分机的工作效率也不高,加之缺乏对石粉含量的调节和控制,造成整个制砂体系效率较低,普遍存在成品机制砂“粉多”、“粗砂多”、“细砂少”的问题,容易造成抹灰砂浆开裂等质量问题,需要使用本来完全不需要的纤维来应对整个问题,不但增加了成本,严重的甚至造成干混砂浆的生产无法进行配方调配。
3、高品质机制砂
高品质机制砂以粒形好,粒径分布好且稳定、含粉量可调整为特征。用于干混砂浆的高品质机制砂的生产工艺较为复杂,不但对制砂机的整形性能有额外的要求,筛分机的工作效率和选粉效率对整个制砂体系的高效运行也至关重要。中联重科以自主知识产权的整形制砂机、大产能高效率的概率筛和专利技术的风选箱为核心设备所构建的高品质机制砂生产线可以获得粒形饱满圆润、粒径分布丰富合理的干混砂浆用砂
4、机制砂作为干混砂浆原材料的特点
采用石灰石、玄武岩、花岗岩等所制备的机制砂,即使品质较高,与河砂和天然砂相比,在粒形方面仍然无法做到完全圆润,粒径越大的颗粒表现越明显。机制砂颗粒的棱角使得移动或流动时颗粒相互之间的阻力较大,这为机制砂在干混砂浆生产线中的存储、配料、混合都带来了更多难度。
此外,机制砂的表观密度、堆积密度也较河砂更大,不但影响到干混砂浆的干密度、湿密度、产出量,对干混砂浆生产线设备的功率配置和磨损也产生影响。
但是,与河砂和天然砂相比,高品质机制砂的粒径分布比较稳定,这为干混砂浆生产质量控制打下了很好的基础。相对而言,如果机制砂的品质高又稳定,干混生产线的生产工艺就可以更加简单,质量控制就相对容易。
二、机制砂对干混砂浆生产工艺的新要求
机制砂因其区别于河砂的粒形、表观密度、石粉含量的特性,用于生产干混砂浆时,对生产设备的几项关键工艺提出了更高的要求。机制砂的粒形越差、粒径分布越差,对干混砂浆生产线的要求就越高。m-tec干混砂浆生产线在筛分、计量、混合、存储等几个关键工艺环节上具有领先的核心技术。
1、成品机制砂分级系统
经过破碎、整形、选粉等制砂工艺的成品机制砂,并不能直接用于生产干混砂浆,特别是粒径范围在0-4.75mm的机制砂。还必须在干混砂浆生产线中经过一定的筛分分级处理,形成不同粒径范围和规格的砂进行存储。筛分分级和存储系统的设计非常关键,不但决定了可生产的砂浆品种、生产线产能、也决定了砂浆的施工性能和成本。机制砂的流动性相对较差、堆积密度也较大,对概率筛的筛分效率和产能影响较大。通常,0.6、1.2、2.4的筛网是比较常见的,在考虑到砂浆品种对砂粒径的要求基础上,筛网规格的选择必须与机制砂原砂本身的粒形和粒径分布匹配,否则筛分效率和级配品质就会降低,出现“细砂不细”、“粗砂不粗”、“爆仓”等问题。
2、计量设备
砂及粉料的流动性是精确和稳定配料的基础。机制砂原砂、或经过筛分的细砂中往往含有一定量的石粉,这些石粉的存在使得砂的流动性变得不稳定。因此,砂的存储、配料方式、秤体设计、计量控制方式必须在生产线设计时作为一个统一的系统来考虑,才能克服含粉机制砂带来的难题。这一综合体系中的一个关键是含粉机制砂的筒仓设计,筒仓的设计必须保证含粉机制砂处在一个均质分布的状态,这为之后的计量输送和称重的稳定性带来了保证。均质性可通过检测和对比筒仓入料、出料的物料粒径分布数据获得。
此外,更为关键的是,由于机制砂表观密度通常较大,吸水量也较大,非常容易造成抹灰砂浆拌合物的湿密度超过2kg/cm3,造成施工当中单次抹灰厚度降低且容易产生垂挂开裂等质量问题,解决方法之一就是使用引气剂,不但能降低拌合物湿密度,而且提升施工性能。引气剂的用量一般在0.0075%-0.02%之间,每吨干砂浆中使用量仅为75克-200克;可使抹灰砂浆拌合物的含气量达到11%-15%,湿密度降低到1.7-1.9 kg/cm3。高性能的m-tec生产线中如此微量的添加剂可实现精确稳定的自动配料。
3、混合机
相对河砂,机制砂多棱或尖锐的粒形使得颗粒之间的摩擦力较大,流动性较差;石粉,因其粒径等问题,也不如水泥和粉煤灰的可分散性好;此外,机制砂混合物的堆积密度也更大,物料必须有强力的搅拌才能形成有效或高效对流和分散,才能达到均匀度的要求;特别是粒形尖锐的机制砂,均匀混合的难度更大;这就要求混合机的混合原理、驱动功率、转速、等技术指标和性能能够适应机制砂的要求,一般而言,设计合理的主轴转速在100-120rpm的单卧轴、桨叶式强力混合机可以达到要求;
对于机制砂生产普通抹灰、砌筑设计而言,纤维素醚等微量添加剂的使用和均匀分散的要求进一步增加了混合的难度,而混合机所配置的高速拌刀(又称飞刀)又不能缩短混合时间或者提高均匀度,混合机本身的设计及其混合工具的设计就成为性能的决定性因素;性能优异的m-tec混合机可以在90秒左右的时间将10-15%的水泥、3-10%的石粉、75-90%的机制砂、0.02-0.05%纤维素醚混合达到均方差小于1%的均匀度;性能较差的混合机则需要几倍的时间且无法达到这一均匀度指标。最终,表现为生产线实际产能的差距和砂浆品质无法提高。
4、成品料仓
无论是散装还是包装,经过高效均匀混合的干粉砂浆成品在输送进出成品料仓过程中都必须有效控制离析。高性能的m-tec干混砂浆生产线对成品料仓的容积、长径比、锥部倾角都有一定的规范要求,此外,成品料仓的进料、出料均采用了独特的技术。客户多年的使用证明,成品料仓散装头出口取样数据与混合机取样数据稳定一致。
三、以机制砂为原材料的干混砂浆的施工性能
砂浆的施工性能是原材料使用是否合理、生产设备是否有对砂浆的质量进行控制的直接反映。行业从业者普遍认为砂浆的施工性仅仅受所使用的原材料影响,实际上,生产线中砂的筛分分级系统、配料系统、混合机、成品料仓等环节对砂浆的施工性也有直接的影响。施工性差最直接的体现就是成品砂浆的几个关键指标如干粉料的粒径分布、需水量、扩展度、含气量、保水率不合理且不稳定。
1、粒径与粒形的影响
如果使用0-4.75mm的机制砂生产抹灰砂浆,其中2.4-4.75mm的粗砂会使得收面工作非常困难,耗时费力,客户的实践证明,采用0-2.4mm的级配较好的砂可以解决这个问题;针片状太多或粒形较为尖锐的普通机制砂使得批荡和刮平的阻力增大,而粒形饱满的高品质机制砂手感明显舒服很多,抹灰速度也较快。
2、石粉的影响
以石灰石为原料的制砂工艺中,往往会产生相当比例的石粉,石粉可作为填料用于普通砂浆的生产。从业人员普遍认为或感觉以水泥、石粉、机制砂、纤维素醚为主要配方构成的砂浆拌合物“粘刀”,这与石粉的颗粒形态、构成、用量、是否机喷有关,也与纤维素醚的选择有关。添加剂的选择必须根据所使用的其他主材来适配,粘度等级在15000-40000的纤维素醚更适合以石粉和机制砂为主要原料的抹灰砂浆。
3、粒径分布(级配)的影响
高品质机制砂一个非常重要的特征就是粒径分布非常丰富、合理,可以使得砂浆的粒径分布更丰满合理,需水量更少,纤维素醚和引气剂等添加剂的使用更少,成本更低、施工性更好,且强度较高。而普通机制砂配置的砂浆却无法实现这一要求。这导致砂浆在施工性、添加剂用量方面产生一些问题。
4、砂浆含气量的影响
在保证强度的前提下,通过生产线自动加入0.0075%-0.02%的引气剂,以提高以机制砂为原料的抹灰砂浆的含气量,是降低砂浆“粘度”、获得“爽滑感”的施工性的有效方式。同时可以降低砂浆拌合物的湿密度,从而增大单次抹灰的厚度并降低开裂风险。含气量的检测必须使用专用的砂浆含气量测定仪
5、如何进一步提升施工性?
相比以河砂、粉煤灰或重钙粉为原料的抹灰砂浆,以石粉和机制砂为原料的抹灰砂浆如果想获得等同的施工性能,除了使用合适的低粘度的纤维素醚和引气剂外,可以根据石粉和机制砂的粒径分布,酌情采用1-2%的较细的粉料如熟石灰、矿粉、微粉等进一步提升抹灰砂浆的“爽滑感”。这些较细的粉体可以进一步丰富整个砂浆体系的粒径分布,并减小机制砂颗粒之间的摩擦力。当然,生产线也需要具备这些粉体的精确稳定的自动配料系统。所增加的材料成本可以通过更快的施工速度获得回报。
四、以高品质机制砂生产特种砂浆和高施工性普通砂浆
到目前为止,一些产销量较大的特种砂浆如瓷砖胶、外墙保温体系粘结砂浆和抗裂砂浆仍然主要在采用河砂生产,但是生产厂家也已明显地感觉到了原材料价格的持续上涨和供货的紧缺。采用机制砂生产这些特种砂浆也会成为一种必然或无奈的选择。
1、可生产的特种砂浆品种
高品质机制砂因其粒形接近河砂、粒径分布丰富合理,为生产一系列特种砂浆打下了良好的基础。若使用工艺设计合理的高性能m-tec干混砂浆生产线,诸如瓷砖胶、加气块界面剂、粘结剂和抹面砂浆、外墙保温体系配套砂浆、混凝土界面剂、厚层流动性地坪、修补加固类砂浆、外墙腻子等特种砂浆均可采用高品质机制砂生产。但是粒形和粒径分布较差的机制砂基本不具备生产可控质量的特种砂浆的基础。
2、施工性的差别
当然,在基本配方一致的情况下,与河砂相比,需要人工抹面的机制砂砂浆的抗压和粘结强度等级往往高一些,但施工性存在一定的差距,这主要体现在“爽滑感”上。但是,结合不同砂浆的性能指标标准的要求,我们仍然可以采用功能性的粉体材料和添加剂提升施工性能,以获得良好的“爽滑感”。
3、制砂技术的发展方向
当前,无论在机制砂行业还是在干混砂浆行业,有一个普遍的误区,就是把混凝土行业的“二区中砂”作为机制砂的理想粒径分布标准。这一标准基本上不适合包括砌筑、抹灰砂浆在内的绝大部分干混砂浆对砂的要求。
除一些对强度和施工有特殊要求的砂浆品种外,包括普通抹灰砂浆在内的很多干混砂浆产品,都会将颗粒的最大粒径降低到1.2-1.6mm左右,这不但可以获得更好的材料施工性能以应对短缺和昂贵的人工,而且可以极大地降低生产和施工设备的磨损和故障率。
此外,诸如瓷砖胶等特种砂浆产品,用到大量0-0.6或0-1.2mm的砂,这需要制砂工艺极大地提升0-0.3mm、0-0.6mm、0-1.2mm的产砂量,这也是当前制砂生产工艺革新的动力和方向。
来源:砼基建材
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