西北地区旱砂加工及配制混凝土技术研究

　　西安建筑市场上的用砂主要来源于河道冲刷形成的河砂，以及老旧河道开挖的地下旱砂资源。根据《陕西省河道采砂管理办法》规定，渭河干流每年6月1日至9月30日为河道采砂禁采期，并且从2011年陕西省委省政府启动了渭河全线综合整治，导致西安周边河砂资源紧缺，因此，老旧河道的旱砂成为近几年西安城区东北部建筑用砂来源之一[1]。但是，目前旱砂在预拌混凝土中使用还存在较多的问题：含泥量高、泥块含量高、与外加剂适应性差、以及新拌混凝土经时损失大，这些因素严重制约着旱砂的应用。试验研究了旱砂加工技术，并利用加工处理的旱砂配制了普通强度等级混凝土，为旱砂的规模应用于商品混凝土和后续研究工作打下了基础。

　　1 试验原材料及方案

　　1.1 试验原材料

　　水泥为铜川声威有限公司生产的P.O42.5水泥；粉煤灰为渭南电厂生产的Ⅱ级灰，筛余是15.2%，烧失量为3.7%；矿粉为陕西德龙有限公司生产的S95级粒化高炉矿渣粉，比表面积为420m2/kg；石子为渭河生产的5-31.5mm卵石；外加剂为大连西卡建筑材料公司生产的聚羧酸型外加剂；砂为西安北郊开发的旱砂；水为普通自来水。

　　1.2 试验方案

　　分析试验用旱砂性能，通过砂筛加工处理及试验配合比制备混凝土性能检测最终确定合适的旱砂加工工艺。

　　2 旱砂性能检测与分析

　　试验选取了西安北郊附近的多处旱砂，进行了相关物理性能检测，其检测结果见表1。由试验检测数据可以看出，旱砂的细度模数较小，其含泥量尤其是泥块含量已远远超出了《建设用砂》（GB/T14684-2012）的规定[2]。并且在具体试验中发现旱砂含有较多碎砖块、生活垃圾等杂物，因此，要利用旱砂必须经过加工处理，降低含泥量及泥块含量，除去杂物。

　　3 旱砂加工及配制混凝土研究

　　3.1 实验室加工旱砂制备混凝土研究

　　试验将旱砂用4.75mm、9.5mm、16.0mm筛过筛与未过筛旱砂分别制备了C30强度等级的混凝土，并对新拌混凝土及经时混凝土工作性能进行了检测，其检测结果如表2所示。

　　从表2列述的试验结果来看，过4.75mm筛的效果最好，可最大程度筛除泥块，降低泥块含量，降低了外加剂掺量，制备的新拌混凝土及经时工作状态良好。随着筛孔的增大，外加剂掺量呈增加趋势，混凝土和易性等工作状态不良。从可以看出，旱砂的泥块大部分集中在9.5mm以上，据此可以将设计摇筛机筛网的最小尺寸设定在9.5mm。

　　3.2 设计振动筛砂机加工旱砂工艺

　　根据试验研究的旱砂加工工艺，确定了筛砂机的加工工艺方法，委托宝鸡华为矿山机械有限公司制作了震击式筛砂机一套，设计为三层筛网式筛砂机。其具体设计方案及试验测试结果如表3所示，设计的摇筛机加工效果如图1所示。

　　经过设计筛网与筛砂试验比对，最终确定了设计方案，三层筛网尺寸分别为45mm、25mm、12mm。通过现场实际过筛试验，每小时可筛100m3砂，可以满足生产需求，而且经检测过筛后的旱砂基本符合建设用砂的标准要求，泥块含量降低到3.0%左右。其制备的混凝土经时损失较小，能够满足长距离运输及泵送要求。

　　因此，西北地区旱砂具有含泥量及泥块含量高的特征，将其应用在商品混凝土大大增加了外加剂的掺量，且制备的新拌混凝土及经时混凝土工作状态较差，难以满足工程需求。利用设计的振动式摇筛机可以筛除泥块及杂物，制备工作性能良好的混凝土。

　　旱砂应用于商品混凝土中的研究充分利用了地区资源优势，缓解了建设用普通河砂的紧缺局势，减少了河砂的过度开采，有利于河道的管制和生态建设，具有重要社会意义。