摘要：受传统观的影响，人们认为砂石在混凝土中只是可以起到填充的作用，质量可以忽略，多加水泥即可解决。但是实际情况并不是这样。砂石骨料用量在混凝土中大约占50%左右，其性质对于混凝土工作、力学、耐久性能先进均有重要的影响。其中砂石骨料中的针片状含量就是非常重要的一项指标。文章对建筑所用的碎石生产中的针片状颗粒的控制方法进行简单的分析。
关键词：碎石；针片状颗粒；控制
1.建筑用碎石针片状的定义及标准
建筑用碎石针片状颗粒是指集料颗粒的最小厚度（或直径）方向与最大长度（或宽度）方向的尺寸之比小于0.4的颗粒。
《GB/T14685-2011建筑用卵石和碎石》规定，建筑用卵石和碎石按技术要求分为三类：Ⅰ类，宜用于强度等级大于C60的混凝土，针片状小于5%；Ⅱ类，宜用于强度等级C30~C60及抗冻抗渗及其他要求的混凝土，针片状小于15%；Ⅲ类，宜用于强度等级小于C30的混凝土，针片状小于25%。
2.针片状碎石对混凝土的影响
不同粒径大小的针片状颗粒对水泥混凝土性能的影响是不一样的，针片状颗粒粒径愈大，对水泥混凝土性能的影响愈大，反之愈小。主要表现在两个方面：
2.1对强度影响
针片状颗粒比例过大，混凝土不易捣实，容易造成混凝土空隙变大，混凝土强度降低，受力后容易折断。
2.2对和易性的影响
在泵送过程中针片状碎石容易叠合，增加了摩擦力，和易性变差，容易堵管，废品增加，降低生产效率，提高生产成本。
3.碎石生产中减少针片状颗粒的方法
无论采用哪种破碎设备，相对于人工生产，机械生产的碎石，针片状都会较多，但采用科学合理的办法，可以有效控制针片状碎石的比例。
3.1选择合适的生产设备
对石灰岩碎石的生产，一般采用二级破碎进行生产，其中一级破碎采用颚式破碎机，二级破碎可选用反击破碎机、圆锥破碎机或锤式破碎机。锤式破碎机生产的成品碎石含粉量大，且针片状最多，一般只适用于小型采石场，本文不予讨论。
3.1.1反击破碎机与圆锥破碎机的区别
圆锥破碎机的工作原理是电动机通过传动装置带动偏心套旋转，动锥在偏心轴套的迫动下做旋转摆动，动锥靠近定锥的区段即成为破碎腔，物料受到动锥和定锥的多次旋转挤压和撞击而破碎。动锥离开该区段时，该处已破碎至要求粒度的物料在自身重力作用下下落，从锥底排出。
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圆锥破碎机剖面图
反击破碎机的工作原理是，机器工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入板锤作用区时，与转子上的板锤撞击破碎，后又被抛向反击装置上再次破碎，然后又从反击衬板上弹回到板锤作用区重新破碎，此过程重复进行，物料由大到小进入连续反击腔重复进行破碎，直到物料被破碎至所需粒度，由出料口排出。
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反击破碎机剖面图
两者的区别主要三个方面：
一是破碎材料的硬度不同。
由于破碎方式的不同，两种破碎机所能破碎的材料硬度不同，圆锥破碎主要破碎花岗岩、玄武岩、石英岩、河卵石等高硬度材料，而反击破碎机则用于破碎硬度较小的材料，如石灰石、白云石、大理石、风化石等。
二是碎石成品的粒型不同。
反击碎石机是利用冲击方法将岩石击碎，生产出的石料多呈立方体，成品边角小，针片状含量相对较少，但粉料相对较多。
圆锥破碎机属挤压破碎，相比反击破碎机，出料料度偏差大，料型不规则，针片状颗粒较多，但粉料较少。
三是处理能力不同。
与反击式破碎机相比，圆锥破碎机具有能耗低、产量大、产量稳定等特点，因此在大型、高产量生产线操作中常采用圆锥破。
3.1.2二级破碎设备的选择
综上所述，生产石灰岩碎石，二级破碎设备一般选用反击破，针片状颗粒少于圆锥破。但如为提高产能，提高生产效率，在资金允许的情况下，可以在二级破碎为圆锥破的情况下，加装反击破碎机为三级破碎，如此即可提高产量，又可减少针片状比例。
同时，搭配合适的设备处理能力。一级破碎能力与二级设备处理能力相匹配，能有效提高破碎生产效率，同时也能控制成品碎石粒型。一般来说二级破碎能力要稍有富余，但不宜富余过多，如二级破碎富余过多，一是造成产能过剩，设备效率下降，二是造成二级破碎常常空腔生产，易出针片状颗粒（原因后述）。
3.2进行合理的生产工艺安排
3.2.1稳定、连续的供料
无论使用何种碎石机生产碎石，都需要稳定、连续的供料，一方面是为了提高产量，另一方面则可减少针片状碎石含量。因为稳定、连续的供料才会使破碎机挤满给料，保证破碎腔内料与料之间相互挤压，使得扁平及长条状颗粒沿其薄的颗粒断裂。如果供料不充分，二破空腔生产，物料与物料之间不能实现挤压，一些针片状物料就可能因缺少挤压机会而过早地排出破碎机影响了最终产品质量。
要实现碎石连续生产，一级破碎投料必须要连续。主要控制点有三个：
一是一级破碎之前使用供料机进行投料，并保证供料机工作正常，能有效保证连续供料。
二是投料粒径不要太大，且粒径差异不得太大，颚破投料粒径过大，会造成一破出料慢，二破间歇性进料，降低生产效率，同时空腔生产时间增多，针片状比例上升。
三是调整合适的一级破碎出料粒径。颚破出料口大小根据实际情况而定，如果一破吞吐量太大，后面消化不了，就会造成堵料现象；如果太小，就会造成二破设备空转，降低设备效率，同时容易造成针片状颗粒增多。
下面用试验数据进行比较说明。
试验矿石为石灰石，试验机型为一级破碎采用PEF0912型颚式破碎机，二级破碎采用PF-1315型反击式破碎机，各项参数指标如下：
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分别进行如下三个试验：
试验一：进料粒度0~500mm，连续供料30min，每隔5min取一次样，共6次，每次在成品料堆中部随机抽取5Kg；
试验二：进料粒度500~700mm，连续供料30min，每隔5min取一次样，共6次，每次在成品料堆中部随机抽取5Kg；
试验三：进料粒度300~500mm，间竭进料，间竭时间不定，以二破空腔空转为准，在二破空腔后的尾料中取样，共取样6次，每次在成品料堆中部随机抽取5Kg。
经计算，得出各组数据如下：
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通过数据分析可见，连续投放大块原料时，针片状比例10%，比正常情况增加了4个百分点，且标准差增加了1.5倍强。间竭性投料时，针片状比例为12%，比正常情况翻了一番。可见，不连续供料是造成针处状比例上升的重要原因。
3.2.2合理的破碎筛分工艺安排
石料经过颚式破碎机破碎后，有一部分碎石的粒径可以达到成品碎石的要求，但这部分碎石粒型绝大部分是针片状，如直接筛分到成品碎石堆中，会大大增加成品碎石的针片状比例。宜在一级破碎之后二级破碎之前设置一道振动筛，将一级破碎产生的细碎石料及粉料筛分出去，不要进入二级破碎机，一来是为提高二破的生产效率，二来是为减少成品碎石含泥量及针片状比例，提高碎石成品品质。
3.2.3调整好粗碎、中碎与细碎的最佳排料开口比，实现均衡生产，以减少针片状碎石的含量。二级破碎碎石经振动筛分后，超过粒径的碎石回笼到二级破碎，可以减少针片状颗粒。如为提高二破生产效率，可增设三级破碎。整个生产工艺流程可按下图布局：
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经过上述综合处理后，不但可提高成品碎石生产效率，针片状颗粒物比例也可以大幅减少。
结语
文章通过选择合适的生产设备进行分析，认为生产石灰岩碎石，在二级破碎设备后加装反击破碎机为三级破碎，如此既可提高产量，又可保证连续生产，减少针片状比例。同时，合理安排生产工艺，可以提高成品碎石连续生产效率，针片状颗粒物比例也可以大幅减少。
参考文献：
[1]薛艳霞.基于公路沥青面层的碎石针状颗粒超量分析[J].山西建筑，2015（36）：156-157.
[2]周敏.建筑工程用碎石加工成本计算及分析[J].中外建筑，2017（10）：162-164.
论文作者:万庚
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：片状论文; 碎石论文; 破碎机论文; 颗粒论文; 圆锥论文; 成品论文; 粒径论文; 《基层建设》2020年第1期论文;