一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法技术

本发明专利技术公开了一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法，当颗粒包围数、公称最大粒径和级配序列按本发明专利技术的范围取值时，得到2种具有连续包围垛密级配的机制砂设计级配范围。所述的连续包围垛密级配机制砂制备方法，当按照本发明专利技术的生产方法进行原料加工、机械破碎、机械筛分、二级除尘和混合制砂时，可制备公称最大粒径4.75mm和2.36mm，细度模数和改进细度模数2.50～2.90，符合连续包围垛密级配要求，球度系数为0.8～0.9的机制砂。本发明专利技术有效含砂率为85％～95％，石粉利用充分，具有明显降低机制砂混凝土最佳砂率、节约水泥、改善机制砂混凝土和易性和综合物理力学性能的有益效果。

Design and preparation of a continuous enclosure and stacking dense grading machine-made sand

The invention discloses a design and preparation method of continuous enclosing and stacking grading machine sand. When the number of particles enclosing, nominal maximum particle size and grading sequence are selected according to the scope of the invention, two design grading ranges of machine sand with continuous enclosing and stacking grading are obtained. When raw material processing, mechanical crushing, mechanical screening, secondary dust removal and mixed sand making are carried out according to the production method of the invention, the said preparation method of continuous enclosure stacking dense grading machine sand can prepare machine sand with nominal maximum particle size of 4.75 mm and 2.36 mm, fineness modulus and improved fineness modulus of 2.50-2.90, which meets the requirements of continuous enclosure stacking dense grading, and sphericity coefficient of 0.8-0.9. The effective sand content of the invention is 85%~95%, and the stone powder is fully utilized, which has the beneficial effects of obviously reducing the optimum sand ratio of manufactured sand concrete, saving cement, improving the workability of manufactured sand concrete and comprehensive physical and mechanical properties.

【技术实现步骤摘要】
一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法
本专利技术属于机制砂的生产
，具体涉及一种连续包围垛密级配机制砂的设计与制备方法。
技术介绍
机制砂生产方式的多样性，导致其级配组成差异很大。按公称最大粒径为4.75mm生产机制砂，机制砂中2.36mm～4.75mm的颗粒含量过多，用其配制的混凝土和易性差，砂率过大，增大砂率会随机制砂用量增加将过多的石粉引入混凝土中，降低混凝土的弹性模量及其它物理力学性能。如果对机制砂的石粉含量控制过于严格，无论采用湿法除尘还是干法除尘方式，工程中不仅难以达到石粉含量控制要求，还造成0.075mm～0.15mm的细砂大量损失，进一步恶化机制砂的颗粒级配，使机制砂混凝土容易离析和泌水，在重要结构混凝土工程中难以应用。刘崇熙曾经提出一种混凝土骨料连续垛密级配公式，通过调整级配公式中的颗粒包围数，得到的级配与目前已知的各种级配理论相符。但采用连续包围垛密级配设计机制砂的颗粒级配，控制机制砂中的石粉含量，国内外尚未见报导。本专利技术从机制砂的公称最大粒径控制入手，根据C30～C80机制砂混凝土的水泥用量范围，通过优化连续包围垛密级配中的颗粒包围数，给出了连续包围垛密机制砂的颗粒级配设计及制备方法，为高品质机制砂的生产和在结构混凝土及预应力混凝土工程中应用提供理论和技术支持。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计和制备适合于C30～C80结构混凝土及预应力混凝土用高品质机制砂，改善机制砂混凝土的和易性，提高机制砂混凝土的物理力学性能。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，包括以下步骤：1)根据连续包围垛密理论，建立连续包围垛密级配设计公式为：其中，V为各级颗粒的累计筛余百分率(％)；k为相邻两粒级的直径比；m为从公称最大粒径的下一级颗粒开始的级配序列号；n为颗粒包围数；2)确定机制砂的颗粒包围数，粗集料公称最大粒径＞19mm时，n取5.75～6.25；粗集料公称最大粒径≤19mm时，n取6.25～6.50；3)级配序列及机制砂公称最大粒径，其取值方法为：粗集料公称最大粒径＞19mm时，机制砂公称最大粒径为4.75mm，级配序列为2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4、5和6，机制砂的细度模数为2.50～2.90；粗集料公称最大粒径≤19mm时，机制砂公称最大粒径为2.36mm，级配序列为1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4和5，机制砂改进细度模数为2.50～2.90。所述的连续包围垛密级配的范围如下：本专利技术所述的设计方法中公称最大粒径为2.36mm的机制砂，改进细度模数的计算公式为：其中，M′x为改进细度模数；A1，A2，A3，A4，A5，A6和A7分别为4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm和0.075mm筛孔的累计筛余百分率。在上述设计方法的指导下，本专利技术的另一个目的在于提供一种连续包围垛密级配机制砂的制备方法，包括以下步骤：1)根据需要选择机制砂的料源特性和原料规格；2)采用立式冲击破碎机对原料进行破碎；3)根据机制砂的公称最大粒径选择双电机驱动直线振动筛和干法二级除尘工艺或气流振动筛和干法二级除尘工艺进行生产；4)采用圆筒式混合机将半成品与回收细砂混合得到成品机制砂。在所述的制备方法中原料的选择条件为：石灰岩氧化钙含量≥50％，母岩的抗压强度≥60MPa，吸水率≤1％，表观密度≥2700kg/m3，弹性模量≥6.0×104MPa。所述的制备方法中原料的规格条件为：生产公称最大粒径4.75mm的机制砂，优选2.36mm～31.5mm规格的碎石作为加工原料，其4.75mm的通过率≤10％；生产公称最大粒径2.36mm的机制砂，优选2.36mm～19.0mm规格的碎石作为加工原料，其2.36mm的通过率≤10％。所述的立式冲击破碎机，其转子线速度在30m/s～100m/s范围内可调，生产公称最大粒径为4.75mm的机制砂时，出料口间隙为4.35mm；生产公称最大粒径为2.36mm的机制砂时，出料口间隙为3.0mm；所述的立式冲击破碎机的入料粒径与出料口尺寸之比即破碎比为5～8。本专利技术所述的制备方法中生产公称最大粒径4.75mm的机制砂，选用双电机驱动直线振动筛和干法二级除尘工艺，所述的振动筛为孔径4.35mm×4.35mm或4.75mm×4.75mm的方孔筛；所述的二级除尘工艺中一级除尘为重力除尘，回收0.075mm～0.15mm的细砂；二级除尘为布袋式除尘，排出的粉尘0.075mm筛孔通过率为85％～95％。本专利技术所述的制备方法中生产公称最大粒径2.36mm的机制砂，选用气流振动筛和干法二级除尘工艺，所述的振动筛为孔径3.08mm×3.08mm或2.63mm×2.63mm的方孔筛；所述的二级除尘工艺中一级除尘为气流振动筛重力除尘，回收0.075mm～0.15mm的细砂；二级除尘为布袋式除尘，排出粉尘0.075mm筛孔通过率为90％～100％。所述的半成品与回收细砂混合的质量比为80:20～90:10。所述的机制砂混合过程中含水率控制为3％～5％，混合均匀时机制砂的含水率偏差为平均值±1％。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术利用连续包围垛密理论优化了两种规格的机制砂颗粒级配，制备C30～C45混凝土，选用公称最大粒径为4.75mm的机制砂，最佳砂率为32％～37％，比选用普通机制最佳砂率为40％～48％，节约机制砂用量25％～30％；制备C50～C80混凝土，选用公称最大粒径为2.36mm的机制砂，最佳砂率为36％～38％，比选用普通机制砂最佳砂率为44％～50％，节约机制砂用量20％～30％。2.本专利技术优化了机制砂原料加工、机械破碎、机械筛分、分级除尘和混合制砂工艺，制备的机制砂细度模数或改进细度模数波动范围为设计值±0.1，生产公称最大粒径为4.75mm的机制砂，其0.075mm～4.75mm的有效含砂率为85％～90％，生产公称最大粒径2.36mm的机制砂，其0.075mm～2.36mm的有效含砂率为90％～95％。附图说明图1为本专利技术一个实施例中机制砂的级配曲线范围；图2为本专利技术一个实例中机制砂混凝土抗压强度增强效率与石粉含量的关系曲线；图3为本专利技术一个实施例中机制砂混凝土弹性模量与石粉含量的关系曲线；图4为本专利技术一个实施例中机制砂混凝土劈裂抗拉强度与石粉含量的关系曲线；图5为本专利技术一个实施例中机制砂混凝土钢筋黏结强度与石粉含量的关系曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术具体的实施例，对本专利技术实施技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了实现根据本专利技术的目的和其它优点，给出了机制砂的颗粒级配、石粉含量及堆积密度设计及实现方法，包括以下步骤：步骤一、根据颗粒连续包围垛密理论，建立连续包围垛密级配设计公式，确定颗粒级配范围；连续包围垛密级配设计公式为：其中，V为各级颗粒的累计筛余百分率(％)；k为相邻两粒级的直径比(一般标准筛k＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据连续包围垛密理论，建立连续包围垛密级配设计公式为：

【技术特征摘要】
1.一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据连续包围垛密理论，建立连续包围垛密级配设计公式为：其中，V为各级颗粒的累计筛余百分率(％)；k为相邻两粒级的直径比；m为从公称最大粒径的下一级颗粒开始的级配序列号；n为颗粒包围数；2)确定机制砂的颗粒包围数n，粗集料公称最大粒径＞19mm时，取5.75～6.25；粗集料公称最大粒径≤19mm时，取6.25～6.50；3)级配序列及机制砂公称最大粒径，其取值方法为：粗集料公称最大粒径＞19mm时，机制砂公称最大粒径为4.75mm，级配序列为2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4、5和6，机制砂的细度模数为2.50～2.90；粗集料公称最大粒径≤19mm时，机制砂公称最大粒径为2.36mm，级配序列为1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm和0.075mm，m取1、2、3、4和5，机制砂改进细度模数为2.50～2.90。2.根据权利要求1所述的一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，其特征在于，所述的连续包围垛密级配的范围如下：3.根据权利要求1所述的一种连续包围垛密级配机制砂的设计方法，其特征在于，所述的设计方法中公称最大粒径为2.36mm的机制砂，改进细度模数的计算公式为：其中，M′x为改进细度模数；A1，A2，A3，A4，A5，A6和A7分别为4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm和0.075mm筛孔的累计筛余百分率。4.一种连续包围垛密级配机制砂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据需要选择机制砂的料源特性和原料规格；2)采用立式冲击破碎机对原料进行破碎；3)根据机制砂的公称最大粒径选择双电机驱动直线振动筛和干法二级除尘工艺或气流振动筛和干法二级除尘工艺进行生产；4)采用圆筒式混合机将半成品与回收细砂混合得到成品机制砂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军林，孙江涛，万成，李志堂，容洪流，易强，兰一夫，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45