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下面對砂石骨料整形研究作一定分析。

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

表 1 碎石與卵石對混凝土的影響

表 2 簡單破碎砂石骨料與顆粒
整形砂石骨料對混凝土的影響

       由表 1 可知，卵石在粒形上有優勢，碎石在界面上有優勢。從卵石和碎石分別對混凝土工作性和力學性能、耐久性影響，并結合國外一些*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、級配、針片狀顆粒含量都比較合理）可知，卵石粒形的優點掩蓋了界面的不足，卵石混凝土性能 優于碎石混凝土，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，應對砂石骨料進行整形處理， 避免直接使用簡單破碎的低品質砂石骨料。通過碎石與卵石對混凝土的影響和簡單破碎砂石骨料與石料整形砂石骨料對混凝土的影響，分別從粒形和界面上進行對 比，可得出以下結論：
       （1）卵石在粒形上有優勢，碎石在界面上有優勢。卵石粒形的優點掩蓋了界面的不足，卵石混凝土性能優于碎石混凝土。
       （2）經過整形處理后的砂石骨料同整形前相比，既具備了粒形優勢，又具備了界面優勢，能夠顯著提高混凝土的性能。因此有必要對砂石砂石骨料進行整形處理，避免直接使用未經整形處理的砂石骨料。
       （3）綜合（1）和（2）所得，若對碎石骨料進行整形處理，整形后碎石的顆粒形貌、粒形、級配、針片狀顆粒含量均會發生很大改變，使用此碎石所配制的混凝土的性能（工作性、力學性能和耐久性）將會大大提高。因此，需對碎石進行整形研究。
 
       1.2 砂石骨料整形設備的研究
      砂石骨料整形設備的結構和工作原理見圖 1。

       目前市場上，利用整形破碎機進行碎石制砂生產的廠家已經有很多，且整形技術逐漸成熟。PCL立軸沖擊破碎機（也 稱PCL制砂機）是上海巍立路橋設備有限公司研制的一種對石料進行綜合處理的設備。該破碎機從研發至今，前后共經歷3代，目前已推向市場，該機是目前砂石 骨料行業的整形制砂設備之一，在國內各大制砂生產線中得到廣泛的應用。PCL立軸沖擊破碎機對原材料的處理入手，將石料的強度、規范化提高了一個等 級，從而為提高路面質量和延長路面使用壽命提供了設備保障。PCL立軸沖擊破碎機是一種利用高速運動的顆粒間的相互沖擊與摩擦作用，有效地打掉顆粒上較為 突出的棱角的一種新技術。PCL立軸沖擊破碎機由主機系統、除塵系統、電控系統、潤滑系統和壓力密封系統組成，主機系統內裝有一個立軸式旋轉葉輪，工作時 物料由上端進料口進入主機內，一部分物料經葉輪頂部進入葉輪內腔，由于受離心力作用而加速并被高速拋射出去；另一部分物料同時由主機內的分料系統沿葉輪四 周落下，并與葉輪拋射出的物料相碰撞實現粉碎。被粉碎的物料在粉碎腔內通過反復撞擊、剪切和磨擦后，達到對其石料整形的目的。PCL立軸沖擊破碎機的性能 特點：
       （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）合理的粉碎結構，實現了物料與物料之間的碰撞，沒有其它介質摻入，物料純度高；
       （3）該機壓力密封系統保證了主機工作正常和運行穩定，延長軸承的使用壽命；
       （4）設備體積小、產量大、操作簡便、噪音低，安裝和維修方便，易損件及動力消耗低。
 

        PCL立軸沖擊式破碎機用于碎石整形制砂現場

 
        1.3 砂石骨料整形后對混凝土性能的影響
        根據卵石與碎石、簡單破碎砂石骨料與石料整形砂石骨料分別對混凝土性能的影響，以及國外與國內混凝土配合比的差異，并結合砂石骨料整形原理，粗顆粒砂石骨料整形后可對混凝土性能產生以下影響：
       （1）簡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，導致砂石骨料的吸水率大、堆積密度和密實密度小。
       （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，壓碎指標降低 30%～40%。
       （5）石料整形后砂石骨料的表觀密度、吸水率較簡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)。經過顆粒整形后的砂石骨料與簡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%

        2.2 砂石骨料的顆粒級配
       通過試驗測出簡單破碎的砂石骨料和顆粒整形的砂石骨料的顆粒級配，級配情況見表4。數據分析結果顯示:兩種砂石骨料的級配均能滿足JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法的要求。

表4 砂石骨料顆粒級配%

 
        2.3 砂石骨料的堆積密度
        經測試不同粒級的簡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。數據分析表明，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

 
        2.4 砂石骨料的堆積密度和密實密度
       砂石骨料混凝土的配合比直接受連續級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，水泥用量也相對減少。連續級配的天然砂石骨料、簡單破碎砂石骨料及顆粒整形砂石骨料的堆積密度實驗結果見表6。

表6 砂石骨料的堆積密度和密實密度kg /m3

       實驗數據表明，顆粒整形砂石骨料的堆積密度和密實密度zui大，天然砂石骨料的堆積密度和密實密度次之，簡單破碎的再生砂石骨料的堆積密度和密實密度zui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天然碎石骨料要低，這是由于砂石骨料表面粗糙、多棱角，內部存在大量微裂縫，表面裹著大量的水泥砂漿的緣故。在混凝土中 zui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，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數據表明( 見表7)，經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結果見表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*。

表7 砂石骨料的表觀密度g /cm3

表8 砂石骨料的空隙率%

 
       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結果見表9，表明整形處理后的砂石骨料比簡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

 
        2.7 壓碎指標
        壓碎指標是衡量砂石骨料強度的一個重要參數。因為受再生砂石骨料表面包裹物(即水泥石和水泥砂漿)的影響，砂石骨料的壓碎指標值遠遠大于天然砂石骨料。原 混凝土的強度和制備方法等因素影響了砂石骨料壓碎指標值的大小。簡單破碎再生粗骨料、顆粒整形砂石骨料和天然砂石骨料的壓碎指標值的試驗結果見表10。試 驗表明:砂石骨料顆粒的三維尺寸愈接近，則壓碎指標值愈低;原混凝土的強度愈高，砂石骨料的壓碎指標值則愈低;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值，提高砂石骨料的強度，其值*JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法的所有規定，JGJ 53-92 普通混凝土用碎石或卵石質量標準及檢驗方法要求的碎石壓碎指標值如表11所示。

表10砂石骨料的壓碎指標%

表11 碎石的壓碎指標(JGJ 53-92) %

         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重要指標，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，試驗表明砂石骨料的顆粒整形*。

表12 針片狀顆粒含量%

 
        通過PCL立軸沖擊式破碎機整形過的砂石骨料較簡單破碎砂石骨料的級配好、粒形好，堆積密度、密實密度和表觀密度提高，吸水率降低，砂石骨料的細度模數減小，砂石骨料的壓碎指標值降低，針片狀顆粒含量比天然碎石骨料還少。顆粒整形后的砂石骨料*符合混凝土用砂( 中砂)和石的要求。