新闻资讯

新型碎砂替代混凝土生产中的天然砂

用于混凝土生产的天然砂的可用性正面临挑战,而骨料破碎区的所谓废料堆给生产者造成了麻烦。这意味着该行业非常需要通过找到适用于碎砂生产的技术来解决这一挑战。

新型碎砂替代混凝土生产中的天然砂(图1)

与骨料价格,销售和生产技术相关的问题通常是粗骨料采石场经理所关注的主题。另一个问题是生产的质量平衡,因为作为压碎骨料正常生产过程的一部分,从基岩中获取的物料的多达30%(取决于岩石)被减小到小于4 mm的尺寸,因此不能用作粗骨料。


长期以来,这种共生材料一直是确保有利可图的质量平衡的最不利部分,因为它可能很难出售,甚至很难以任何价格被淘汰。结果,在许多地方,大量的这种“废物”不仅影响了整体运营的盈利能力,而且还引起了环境问题。


另一方面,在过去的几十年中,在世界上许多人口稠密的地区,耗尽了在消耗点附近用于混凝土生产的合适天然砂的可用性。这导致寻找新的替代材料。由于可获得性和合适的物理性能,上述来自破碎操作的多余细粉有望成为次佳选择。


天然砂和采石场罚款之间的众所周知的区别


早期尝试将此共生材料用作细骨料主要是失败的。然而,今天,天然砂和采石场剩余粉之间的重要区别已为骨料生产者所熟知,并且有一些例子表明,生产者在与林川紧密合作后成功克服了挑战。


关于颗粒形状,这包括优化破碎过程以及垂直轴冲击(VSI)破碎机,最后进行岩石成型。这会导致粒子形状与天然沙子的形状极为相似。


细粉含量高的问题可以通过湿法或干法处理,即不同的洗涤技术或空气分类来解决。最后,如果将沙粒过筛并分类为具有良好形状的相当窄的粒度,则它们可以成功地用作当今高质量的人造沙。


碎砂的艰巨任务


在碎砂生产领域开发新方法然后增加其市场份额并不是一件容易的事,原因之一是它涉及许多方面。这可以描述为一种“链条”,从在硬石采石场中进行爆破,进行碎石和筛分到继续进行预拌生产,最后在施工现场进行,砂混凝土应由最终用户(即承包商)评估。


为了召集所有相关方共同应对挑战,COIN于2006年成立了混凝土创新中心。自2009年以来,林川一直是COIN项目“ 高优质的混凝土用人造砂”。该重点领域已成为资金来源和枢纽,以促进来自所涉及的不同行业的专业人员与大学和研究机构之间的关键网络联系。目的是为将来创造更好的碎砂解决方案。


碎砂生产的新趋势


对于碎石生产的新方法有两种方案。其中包括选择最佳的地质资源,然后通过竭尽全力塑造集料和设计坡度曲线来复制“自然”。


另一种方法涉及找到利用碎石的内在特性使其性能优于或优于天然沙的方法。这还包括开发一种新的混凝土混合料设计理念,该理念适用于具有经特殊设计的特性而不同于天然沙子的碎砂。后者被选为COIN项目中目前正在开发的碎砂生产新方法的理念。


在这里还值得一提的是,当比较最基本的硬化混凝土性能(例如抗压强度和抗拉强度)时,粉碎的细集料通常会优于天然砂。同时,通常报道了获得具有合适的可加工性的经济混合料的问题(混凝土的新鲜状态性能)的问题,这是在许多情况下可能不利于使用碎砂的主要问题。


碎砂性能的最新发现


混凝土建筑行业的当前趋势是试图增加自密实混凝土的市场份额。这是二十年前在日本开发的一种特殊类型的非常易流动的混凝土,由于其能够在没有任何外部振动的情况下将自身压实并整平为模具的能力而具有特殊性。


在作者之前在COIN项目中进行的工作中,人们认识到具有高自然含量细粉的碎砂非常适合此类混凝土。这是因为高流动性,以及自密实混凝土需要更高含量的极细颗粒(≤0.125 mm或120目),以确保水和混合料中的颗粒之间具有良好的内聚力,从而避免离析,并且防止粗骨料颗粒互锁。


在其他地方进行的研究也证明,与天然砂混凝土相比,在许多情况下增加细粒含量是可取的。这是因为天然沙子中的高细粉含量通常表明淤泥,粘土或页岩的浓度增加,这不利于新鲜和硬化的混凝土性能。


在碎沙中,这些污染物的存在很少(至少在斯堪的纳维亚半岛),一定程度的细粉通常会增加填料改性水泥浆的含量,从而有助于在粗骨料颗粒(≥0.125 mm或120目)之间进行润滑)。当超过细粉含量的最佳水平时,它们开始降低水泥浆本身的流动性,因此,可以否定对粗颗粒的润滑效果。


COIN项目中的进一步试验也证明了罚款的类型也很重要。这意味着,如过去通常解释的那样,筛子下方的细颗粒的总百分比不仅重要于0.250(60目),0.125(120目)或0.063(230目)毫米,而且它们的特性也很重要;对于不同的压碎细骨料,这些特性差异很大。认为细粉的最重要的性质是它们的粒度分布(比表面),矿物组成,颗粒形状和表面质地。


例如,如果来自同一矿床的两个粉碎细粉(≤0.125 mm)的等级通过分类(洗涤,在这种情况下)进行了更改,并且这是两种混凝土混合物之间的唯一变量(即,总细粉含量保持恒定) ),这会对混凝土坍落度值产生巨大影响(见下文)。


从具体的技术观点来看,这些发现可以用游离水吸附在较大的较细级配的总表面积上来解释,因此留下的水较少可用于润滑水泥浆本身。最近的发现还表明,改变较粗的碎砂级分(0.125 / 2 mm和2/4 mm)的性能(脆性)对新鲜混凝土性能的相对影响要小得多,而其他细颗粒(≤0.125 mm)形状,表面纹理和矿物学等特性可能具有与分级(比表面)相似的效果。


混凝土性能的进一步改善


当前用于碎砂生产的最新技术是VSI成型和湿法或干法分级,以减少总细粉含量。但是,我们的信念-我们的发现表明-如果对细砂(≤0.125 mm)的细小部分的特性进行改性(工程化),则可以实现混凝土性能的进一步重要改善。


为了解决我们的假设在应用于工业规模生产时是否仍然有效,必须解决两个任务。第一项任务包括混凝土技术方面,这将需要对如何以及哪些细颗粒特性影响新鲜混凝土特性有完整的了解。第二项任务涉及找到一种工业解决方案,该解决方案在骨料采石场也可以对填充部件的性能进行可控的修改和优化。


否则,我们的发现将仅具有有限的实际意义的科学意义。林川提供的设备一开始似乎是一项艰巨的任务。这是因为,如果美沙的静态空气分级机将细碎的沙子(≤0.125毫米)部分分成不同的部分,并存储到筒仓中,那么我们只需要找到随后将它们组合的最佳方法即可。


此外,两阶段干燥空气分类是当今已经使用的概念,总共提供了四种干燥填料馏分,可以在混凝土生产之前或过程中进行混合。静态空气分级机没有任何活动部件,因此非常适合聚合操作。其腔室内部衬有陶瓷衬里,即使使用高磨料,也可确保极低的磨损成本。


同时,可以将它们设计为适应大多数聚合操作所需的吞吐量。另外,它们没有通常与湿式分级过程(洗涤)相关的问题,即脱水池塘的空间和环境问题,以及在冬季达到负温度的地方的操作问题。

新型碎砂替代混凝土生产中的天然砂(图2)

林川在开发未来砂解决方案中的作用


为了继续进行实验以进一步阐明所提出的假设,在准备代表北欧地区完整地质种类的一组模型材料(压碎填料)时,我们付出了巨大的努力和精力。这涉及从10个不同采石场收集4/22毫米碎石样品。进一步的处理包括Barmac VSI压碎的另一步以产生细粉和筛分0/4 mm压碎的砂子。特别注意确保仅以这种严格控制的方式产生所有罚款。


COIN项目和其他项目中的先前研究结果证明,≤0.125 mm的细颗粒的几何特性(例如形状)会受到所应用的破碎程序的影响。例如,VSI尖端速度的提高表明,一直到包括填料(≤0.125 mm或120目)尺寸,颗粒的性能一直得到改善。此外,这些改进证明了新混凝土性能的可测量变化。


VSI压碎后,将0/4 mm压碎的砂料进一步分为两部分-2/4 mm和0/2 mm。然后将近9吨0/2毫米级分送至林川位于美国宾夕法尼亚州黎巴嫩的空气分类实验室,以控制填料的去除和填料等级的改变。这意味着要去除尽可能多的低于0.125 mm的材料,并进一步分成0.063 / 0.125、0.020 / 0.063和0 / 0.020 mm的部分。


在工业上,这可以通过将重力惯性(GI)空气分级机与两个离心(C)分级机连续连接来实现。右边的流程图对此进行了说明。如前所述,如今已经有聚合操作,其中有两个林川的静态空气分级器(GI和C)连续连接以产生多种不同的细填料。


现在已经完成了使用10种不同材料进行的空气分类实验。结果表明,通过调整分类过程参数(即气流),可以成功地将设备的分类过程适应狭窄的预期结果,该参数由主进气阀调节并由辅助进气阀调节(一次和二次空气比)。


实验的成功可以通过分类的第一阶段之后所有10个碎砂的填料的初始等级,分类结果的一个示例(当填料部分分配到单独的部分中)以及可能性的方式来说明(上图)。如果选择初始等级之一作为参考,请重新组合这些分数。


现在,所获得的填料馏分已交付给挪威科技大学,在COIN项目中,该工作将继续进行,进一步阐述关于不同填料特性如何影响新鲜混凝土性能的知识。


碎石在骨料市场上的应用


那么,当人造砂的“足够好”技术已经可用时,为什么还要寻找新的甚至更复杂的解决方案呢?答案很简单。除了天然沙,在某些情况下,许多地方的总价格甚至无法跟上通货膨胀的速度。


与压碎的骨料相比,天然砂有时价格高有两个原因:第一,优质砂会对生产具有所需性能的混凝土所需的水泥消耗(最大的混凝土自价)产生巨大影响;第二,世界上许多地方几乎耗尽了优质自然资源。这使人们关注破碎的聚合业务(实际上可以应用于任何行业)中的两种可能方法。


第一种方法可能是最常见的方法:生产与其他供应商的粗骨料几乎相同的粗骨料,并试图在价格上与市场竞争。这通常涉及每销售一吨仅获得少量利润,并且不可避免地需要大量生产和销售以使该业务获利。对于许多大型采石场而言,这一直很困难-尤其是在上次金融危机之后,结果,许多采用第一种方法的所谓“庞然大物”采石场被证明产能过剩。当然,当其他所有人也都有产能过剩并实际上销售相同产品时,要提高价格是一项艰巨的任务。


第二种方法是按当今市场可以轻易消费的数量出售高附加值(价格的利润部分)压碎的骨料产品。


从骨料生产者的角度来看,未来解决方案中碎石的基本商业思想在于开发一种具有不同种类的骨料生产方法的技术。这不仅涉及试图与价格竞争,还涉及生产高附加值的产品,该产品甚至可以在市场上被冠以品牌名称,以强调其独特性。通常,这对于天然砂或骨料而言并不常见。


最近,这种有趣的趋势逐渐普及。已经投入大量资金来改善其碎砂质量的生产商希望强调,它不同于粗骨料生产过程中共同产生的材料。据作者所知,目前有两种品牌的碎砂:美国弗吉尼亚州的运气石生产的阿德万塔工程混凝土砂,以及长衫硅生产的罗博桑。 在印度。实际上,林川的静态空气分类解决方案已被用于生产阿德万塔碎砂。


选择最佳的制砂工艺


证明高品质的碎砂值得更高的价格(即使是真的!)也不是一件容易的事。造成这种情况的原因有两个:上述历史上首次尝试在混凝土中使用生热粉碎细料,但未成功;以及世界上许多地方的立法要求可能会歧视使用碎砂的事实。专为混凝土的特殊性能量身定制,而不是“理想”天然砂的复制品。


但是,每个粗骨料生产公司都可以选择各种方式来处理其多余的罚款–大量抛售,试图以极低的价格或根本没有价格摆脱它,或者试图通过经营将其转化为业务碎砂生产的各种可用选项。


在每种情况下,最佳选择取决于当地市场情况以及长远来看生产商愿意在产品开发方面付出的努力,不仅是在技术方面,而且还要积极地与技术支持,销售和技术合作。晋升。换句话说,碎砂不能以与碎粗骨料相同的方式出售,即不能通过向潜在客户发送价格报价和特性描述的方式来出售。作者认为,碎砂要想成功,就需要更多技术上的营销和销售。


栏目导航

新闻资讯

联系我们

电 话:18267001187

传 真:

手 机:18267001187

邮 箱:786031424@qq.com

地 址:浙江省金华市婺城区汤溪镇文博路99号