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铁路工程用机制砂质量管理问题及建议

铁路工程用机制砂质量管理问题及建议摘要: 关键词:铁路工程;机制砂;质量管理 引言 机制砂石是指由原生岩石矿山资源经机械破碎、筛分、整形等工艺加工制成的砂石颗粒,其中粒径小于4.75mm的称为机制砂,也称细骨料[1]。随着天然砂石资源枯竭、生态保护要…

关键词:铁路工程;机制砂;质量管理

引言

机制砂石是指由原生岩石矿山资源经机械破碎、筛分、整形等工艺加工制成的砂石颗粒,其中粒径小于4.75mm的称为机制砂,也称细骨料[1]。随着天然砂石资源枯竭、生态保护要求提高和建筑工程需求量持续增加,机制砂逐渐替代天然砂弥补市场需求。为牢固树立和践行新发展理念,提升优质砂石供给能力,引导机制砂石行业高质量发展,2019年11月,工业和信息化部、国家发展改革委等十部门联合印发《关于推进机制砂石行业高质量发展的若干意见》(工信部联原[2019]239号)。为推动机制砂在铁路混凝土工程中应用,确保铁路工程混凝土工程质量,国铁集团也于2020年9月了《铁路机制砂场建设技术规程》(Q/CR9570-2020)。

1铁路工程机制砂应用现状及存在的问题

笔者监督区域内应用机制砂作为混凝土细骨料的建设项目主要有4条长大干线,具有使用时间长(自2016年至今)、使用数量大(已使用机制砂超700万吨)、使用部位广(遍及桥涵、隧道、路基等)、强度跨度大(自C15至C45不等)的特点。主要采用隧道洞渣或路堑石方挖方加工,个别砂场(厂)租用矿山自建生产线;干法和湿法制砂均有,水资源匮乏的地区以干法为主,水资源丰富的地区以湿法为主。由于缺乏统筹规划和规范管理,目前监督区域内机制砂在质量管理方面主要存在以下问题:

1.1管理体系尚未建立

1.1.1建设单位方面各建设管理机构目前尚未结合实际出台切实可行的机制砂生产及应用管理办法,从而无法对“机制砂应用范围、建场(厂)标准、验收备案制度、质量监控、参建各方各自职责”等关键环节予以明确。现有的管理办法均过于笼统,总体上是在罗列现行铁路混凝土的相关规范,没有涉及机制砂母材卡控、生产工艺、出入场检验、应用追踪等针对性管理,不具备机制砂管理的实际指导意义。

1.1.2施工单位方面各施工单位项目部目前在用的管理办法多为应付检查式的简单抄袭,未结合项目标段实际明确砂场(厂)人力资源配置、厂区规划、加工场设备选型、加工工艺流程、质量保证措施等具体内容。

1.2母材管控过于粗疏

1.2.1外购料母材无追溯性如某普铁线路无自产机制砂,所使用的311万吨机制砂全部为外购所得,母材来源不稳定、质量及生产工艺等关键环节无法卡控,导致投入使用的机制砂质量无法保证。

1.2.2母材分拣不到位如某客运专线某工程局的机制砂母材分别采用隧道洞砟及吉首东站路堑开挖石方,两种母材未分类存放,混堆现象普遍存在;喂料前未对母材进行分拣,大量夹带风化石、泥巴、树根等杂物。

1.2.3母材检测试验不到位如某客运专线某工程局项目部开展的自产骨料全项目指标检测未对母材抗压强度指标进行检测,机制砂全项目指标检测未分别按不同料源开展。

1.3机具设备参差不齐

现场机具设备五花八门,新旧混用,标准各异,未遵循“三破、二筛、一整形、一风选(或水洗)”的原则来配备设备类型;也未真正结合施工组织、料源情况、产量及产能匹配等因素来科学合理配置设备并充分利用设备产能。如某客运专线全线的机制砂场(厂)仅局限于生产机制砂,其生产过程是先将母材破碎为碎石,再将碎石加工成砂,未生产其他骨料,造成产能的浪费。

1.4生产工艺杂乱无章

1.4.1未因地制宜选择工艺未制定完整的加工工艺流程,母料筛选、投料、振动喂料、二次破碎、筛分、整形、成品料、成品检测等核心流程缺乏管控。部分采用湿法工艺的生产线未加装循环回收设施,致使机制砂细颗粒流失,从而影响级配。

1.4.2未按验标要求开展检测试验工作施工单位、监理单位平行检验未按验标规定的频次开展原材料全项目指标检测;常规试验检测指标不全,如未进行亚甲蓝MB值指标检测等。

1.4.3未明确出场(厂)检验流程由于管理制度的不完善,导致机制砂出场(厂)检验的“合格证”制度缺失。

1.5厂区建设标准很低

与拌和站等大临设施建设标准形成鲜明对比,机制砂厂普遍存在厂区未分区管理(应设取料区、选料区、清洗区、生产区、产品存放区、废料处理区)等;场地未硬化、无棚盖,机制砂从原材料到成品均露天随意存放等;环保设施配备不齐全,厂区生产环境脏乱差等。

1.6推广应用受到局限

由于机制砂生产环节未完全成熟,容易导致形成“施工单位随意产、建设单位不敢用”局面。

1.6.1应用教训触目惊心由于母材质量、生产工艺等关键环节无法卡控,导致投入使用的机制砂质量无法保证。如2018年对某普铁线路进行监督检测时,该项目桥涵、隧道、路基等工程混凝土抗压强度大面积不合格,使用不合格机制砂为重要原因之一。

1.6.2砂石供应受制于人尤其是依赖外购机制砂的项目,如某普铁线路所使用机制砂全部为外购所得,无自产机制砂,构成比例极其不合理。外购机制砂深受砂石原材料市场价格、供应波动的影响,难以形成稳定的混凝土生产供应链,无法保证工程进度和成本控制。这方面的被动在2017、2018年表现得尤为突出,在此期间多家施工单位均反应“一砂难求”,砂石供应厂家数次哄抬砂价,运输方式和送货日期都是厂家单方面决定。

1.6.3建设单位保守观望由于工程技术人员对机制砂混凝土的性能缺乏认识,没有形成专门的机制砂混凝土配制技术;机制砂行业生产技术水平低下,机制砂质量良莠不齐;对石粉在机制砂混凝土中的作用研究不够,石粉含量争议较多;尤其是铁路耐久性混凝土机制砂运用研究时日尚浅。加之机制砂管理体系未构建,建设单位无验收标准、各施工单位生产工艺、工装配置参差不齐,产品质量无保障,因此各建设单位在机制砂的推广应用方面均持保守观望状态。

2对铁路工程机制砂质量管理的建议

随着天然砂石资源约束趋紧和环境保护日益增强,机制砂逐渐成为铁路工程建设用砂的主要来源乃大势所趋。为落实机制砂石“严格质量管控、实施标准引领”的要求,“要省钱就决不能省心,更不能省事”,确保铁路建设工程混凝土质量,根据监督区域内铁路工程机制砂在使用过程中的成功经验及存在的不足,现对铁路工程机制砂质量管理提出以下建议:

2.1制定落实管理办法,合理配置管理人员

参建各方要切实加强对机制砂的指导和管理,强化合理规划布局,严格执行相关政策法规,建立并落实自身的管理办法。建设单位统筹引导建立机制砂标准化生产体系,设计单位做好选址规划和勘察测试工作,施工单位做好从场地建设至产品出厂的过程控制,监理单位见证监控场地条件和产品质量。机制砂场(厂)必须由施工单位自主管理,杜绝“以包代管”现象。主要管理人员必须为施工单位正式职工,监理单位配备驻场(厂)试验员1人。具体人员配置可参考《铁路机制砂场建设技术规程》(Q/CR9570-2020)。

2.2严控母材质量,严检出场骨料

母材质量是影响机制砂质量的关键因素之一。要从源头上保证机制砂混凝土实体质量,必须做到以下几点。

2.2.1严格控制母材性能指标机制砂母材宜使用洁净、质地硬质、未风化且性质稳定的石灰岩、白云岩、花岗岩、安山岩、石英岩、辉绿岩、砂岩和玄武岩等,不宜使用泥岩、页岩、板岩等生产机制砂。母材必须按照《铁路混凝土工程质量验收标准》(TB10424-2018)要求做全项目指标检测试验,监理单位按照验标要求对主要指标进行平行、见证试验,特别是加强对母岩抗压强度、云母含量、硫化物及硫酸盐含量、碱活性等指标的检测,确保母材不带石膏、蒙脱石或云母等有害成份。当母材发生变化时,必须及时重新取样检验。当采用隧道洞碴或路堑石方作为母材时,除满足质量要求,每半年或当围岩等级发生变化或目测岩性发生变化时,至少需进行一次全项目指标检测试验。

2.2.2合理规范检验批次连续生产的机制砂每400m3或600t为一批次。施工单位每批抽样试验一次;监理单位按施工单位检验次数的10%分别进行平行检验和见证检验。连续生产不足400m3或600t的,检验不少于1批次。机制砂场(厂)每生产日至少检验一次MB值、石粉含量、颗粒级配等指标。

2.3根据场地建设规模,合理配备生产机具

2.3.1适当提高生产规模机制砂厂(场)建设规模应满足铁路工程建设需求,提高集中度,宜建设中型及以上规模的机制砂厂(场),机制砂加工系统生产规模划分标准可参考《铁路机制砂场建设技术规程》(Q/CR9570-2020)。

2.3.2合理配备生产设备⑴生产设备选型应根据生产规模、配合比要求、工期进度等确定,宜遵循“三破、二筛、一整形、一风选(或水洗)”的原则,配齐生产机制砂必备的破碎、整形、除尘和多道筛分等制砂生产和辅助设备。⑵采取全封闭式生产流程,机制砂厂(场)所有钢结构雨棚须经有资质的检测单位进行安全检算,满足极端天气风、雨、雪等相关承载力和防倾覆要求。

2.4因地制宜,选择工艺工法

2.4.1合理选择工法在水资源匮乏地区,推荐采用干法(风选)制砂;在水资源充裕地区,可以采用湿法(水洗)制砂。料场开采应控制爆破块体尺寸,最终边坡宜采用预裂或光面爆破。爆破时应控制飞石、振动、粉尘、噪声等对周边环境的影响。湿法工艺制砂优点主要是砂子表面清洁,观感性好,质量较好,生产环境没有粉尘污染;缺点主要是粒径小于0.16mm的颗粒偏少,消耗大量的水资源,排放大量的泥粉污水,设备种类多,生产成本高,干旱少雨地区或寒冷结冰季节不能正常生产等。干法制砂工艺优点主要是有效保留0.3~1.18mm颗粒,级配较好,寒冷季节不会出现冻结成块的现象,能够全年连续生产,石粉资源可得到高效综合利用,无污水处理装置、所需生产产场地较小、操作管理人员少,易于集中操作控制;缺点主要是料源质量要求较高,机制砂表面感观性差,选粉机价格较贵,生产过程粉尘大。

2.4.2加强日常检验建立机制砂生产、出厂质量检验室,配齐检测机制砂的试验仪器、设备,对仪器设备按照规范进行周期标定;配齐试验检测人员,确保正常开展试验检测工作。加强机制砂的级配、细度模数、石粉含量、MB值的经常性检测。

2.4.3严明检验流程机制砂须在场(厂)检验合格后方可进入拌和站,出场(厂)的骨料必须保证合格,并随车携带出场(厂)检验报告,出场(厂)检验报告内容应含机制砂场(厂)名称、检验结果、车辆牌号等,试验员、质检员必须签字确认,加盖场(厂)印章。机制砂进入拌和站后,严格按验标要求进行进场检验工作,出场(厂)合格证不能替代验标所规定的粗细骨料进场检验的频次和检验报告。所有出场(厂)的机制砂必须建立台账,必须记录发送拌和站的名称及数量(备查)。

2.4.4建立追踪台账所有使用机制砂的混凝土,按照《铁路混凝土工程质量验收标准》(TB10424-2018)和相关专业验标规定留置试件,按时试验,监理单位按标准见证、平检。拌和站对进场机制砂须进行核对并建立物资进场、检验、消耗台帐,记录每批机制砂使用的具体工程部位。

参考文献

[1]中华人民共和国自然资源部.DZ/T0316砂石行业绿色矿山建设规范[S].北京:中国标准出版社,2018.

作者:肖飞 单位:中国铁路广州局集团有限公司工程质量监督站

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作者: 论文库

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