原材料预处理环节的优化质量控制

干混砂浆原材料的预处理主要指砂的预处理。其质量控制环节主要包括天然砂的烘干、机制砂的破碎整形和砂的筛分。预处理质量主要通过砂的含水率、砂的级配和砂的温度等指标来反映。

砂分为天然砂和机制砂，不同种类砂的含水率指标控制方法各不相同。对于天然砂而言，主要是通过烘干机对原砂进行烘干处理，来控制其含水率指标。机制砂经破碎和整形后，其自身的含水率已经较低时，一般不需再进行烘干处理。但当机制砂含水率达不到要求时，也需要进行烘干处理。

砂的颗粒级配控制是通过筛分机得以实现的，通过对砂筛分处理，使其粒度、级配等各项指标符合要求，方能入仓存储。

砂是干混砂浆中用量最大的组分，砂的预处理质量对砂浆的质量影响很大，企业应根据自身的砂和设备情况合理地设定每个环节的质量控制点和检验频次。

1.天然砂烘干过程控制

对于采用以天然砂（主要是指天然河砂）为原材料的干混砂浆生产企业，为了保证砂浆产品的质量，首先需要对进厂的湿砂进行干燥处理。干燥处理的目的是把湿砂的含水率降至0.5%以内，同时控制干砂出机温度，以保证入混合机的干砂温度在65℃以下。

砂的含水率对砂浆生产和质量影响很大。砂的含水率过高，将使干混砂浆产品在使用前与水反应，造成实际施工后砂浆硬化体的强度下降。干混砂浆中的水泥等胶凝材料遇到砂中的水后会发生水化反应，出现结块现象。但总体来说，这种结块结构是比较疏松的，强度也较低。当加水再搅拌时，它又会被打开，分散到砂浆硬化体中，由于其已水化失去了活性、结构疏松、强度较低，在砂浆硬化体中，必然是缺陷所在。在遇到外力时，破坏就会首先从此处引发、扩展，从而导致砂浆硬化体的强度降低。

此外，砂含水率过高还会导致上料困难、筛分困难、配料不准、混合困难；造成物料的休止角变大，干混砂浆装车困难等；在使用过程中，移动储罐内的干混砂浆容易起拱，导致下料不畅，造成砂浆拌合物稀稠不均。

由于保水增稠材料对温度的敏感性高，在对原砂的烘干处理过程中，干砂的出机温度不宜过高，否则会导致保水增稠材料的使用性能降低，影响其保水增稠效果，造成最终的砂浆成品质量不达标。以纤维素醚为例，一旦砂浆温度大于65℃，纤维素醚的活性就会受到影响，保水性降低，从而影响它的保水增稠作用。砂的温度过高也会影响设备，如对（砂罐）料位计、（斗式提升机）轴承的损害，甚至影响成品料的包装和包装袋的质量。

进厂的天然砂含水率不宜过高，进厂后应测试湿砂的含水率。含水率较高时，应经过堆放、翻晒等程序自然降低其含水率。进入干燥设备的天然砂含水率的控制值应根据不同的供需情况、企业的场地情况等因素合理设定。一般而言，原砂的含水率越低，砂的烘干效率越高。但有的企业受原材料含水率、晾晒场地等限制，以及生产需求等因素的影响，为了满足生产需求，也可将进入干燥设备的原砂含水率控制值适当放宽。入烘干机的天然砂含水率一般以7%以下为宜。

（1）砂烘干质量和效率的主要影响因素

影响砂的烘干质量和效率的主要因素如下。

①砂的初含水率

砂的初含水率越高，需蒸发水量也就越高，通常需要通过增加砂在烘干机内的停留时间或强化通风等措施来保证其烘干效果，因而增加了砂的烘干能耗、降低了砂的烘干效率。

有条件的企业往往可以通过晾晒的方式，降低进入烘干机砂的初始含水率（一般以7%以下为宜）。砂在烘干之前含水率越低，相应的烘干速度也就越快。

②砂的终含水率

烘干后期是降速烘干阶段，对烘干后砂的终含水率的要求也在一定程度上决定着等速和降速过程的长短，从而影响着砂的烘干时间或速度。

砂的终含水率越低，烘干难度就越大，烘干时间也越长。砂烘干后的终含水率要小于0.5%。

③砂的进料方式

给料装置是砂烘干作业中不可或缺的组成部分。对于不同型号的烘干机，要求配置的给料装置也是有所差异的。在其他烘干条件都一样的情况下，砂的进料速度越快，进料量越大，就越容易导致砂的烘干不完全或者不均匀，影响砂的烘干质量和效率。

正确地选用砂的进料方式和喂料速度，是保证砂的烘干效果的重要因素。

④烘干机

烘干介质和湿砂的接触面积越大，烘干的速度相对越快。所以，为了提高砂的烘干速度，一般在烘干机内部设置合适的扬料板装置，以此来增加烘干介质与砂的接触面积，提高砂的烘干速度，从而缩短砂的烘干时间，增加产量。

⑤热风炉

在砂的烘干过程中，热风炉是必不可少的热源设备。锅炉工人在给热风炉添加燃料（天然气、生物质燃料和煤等）的时候，应根据燃料热值的大小进行，这样不仅能保证热风炉稳定地提供热量，而且能保证烘干机内烟气温度稳定，提高砂的烘干效率。相反，如果添加燃料方式不当，也会影响砂的烘干效果。所以，对热风炉正确的操作是有效提高砂的烘干效率的重要因素之一。

此外，随着温度的不断上升，烘干速度也在不断加快。烘干速度与烘干机内烟气温度密切相关：烟气温度越高，与砂的温差越大，对砂与烟气的热交换越有利，砂的烘干速度就越快。因此，在条件允许的情况下，适当提高砂烘干机内烟气的温度也是加快砂的烘干速度、保证烘干质量的重要措施。

⑥收尘器的风量

收尘器通风效果直接影响烘干机的台时产量。要想高产，必须选择处理风量大的收尘器，保证烘干机有一定的负压，及时将热风炉产生的高温气体吸入烘干机，使之与烘干物料迅速发生热交换并及时排出，尽可能降低出烘干机的废气温度，达到快速烘干的目的。

烘干机收尘器的废气处理风量大小应根据烘干机的规格、砂的初含水率和终含水率要求等因素合理选择。

⑦风、燃料、砂的平衡

烘干机高产量的关键是做到风、燃料、砂的平衡。首先，先确定收尘器的通风量和烘干机的规格、型号，再确定高温热风炉的供热大小是否合适。其次，要加强操作，加料要均匀，水分波动不宜太大，热源温度调整要及时，炉温及废气温度保持稳定，通风收尘要保证风量、风压正常。只有做到这几点，才能做到大风、大料、大火，实现高产低耗。

（2）天然砂烘干环节的质量控制指标

天然砂烘干环节质量控制项目主要有初含水率、终含水率和出机温度三个方面。

①砂的初含水率

控制值：进入烘干机的砂的初含水率应根据企业场地等实际情况而定，一般宜控制在7%以下。当砂的初含水率过高时，有条件的企业可以设置晾晒场、防雨棚等，通过自然晾晒的方式来降低砂的初含水率。

检验频次：在实际生产中，首先应对进厂的每车（船）或每批砂的初含水率进行控制，也就是说每车（船）一次或每批一次。同时，应根据企业防雨棚等防雨设施的布置及当地的气候情况，对进入烘干机的砂的初含水率进行测定，频度可根据企业实际情况而定，通常每天或每批测试一次。

试验方法：砂的初含水率试验方法参照《建设用砂（GB/T 14684—2011）》中“7.18含水率”的试验方法。为了提高检测速度，烘干设备也可改用电磁炉或微波炉。

取样地点：砂的初含水率取样点可设置在砂堆场、湿砂输送带、烘干机进料口等便于取样的部位，所取的样品应具有代表性，能够反映进入烘干机时砂的含水率。

取样方法：可采用瞬时取样法。

②砂的终含水率

控制值：砂的终含水率应不高于0.5%。在实际生产中，砂烘干后的终含水率过高会对砂的储存、输送、计量、混合和砂浆的质量造成负面影响，国家标准也明确规定用于干混砂浆生产的砂的含水率不得超过0.5%。但是，也并不是将砂的终含水率控制得越低越好，当砂的终含水率控制值较低时，烘干的速度会大大降低，相应的烘干成本会大大增加。

检验频次：砂的终含水率的检验频次可按企业实际情况而定，通常为1次/h。砂的烘干工艺多为连续式烘干，如果企业烘干过程比较稳定，可以适当降低检验频次。当烘干过程中出现异常现象时，应及时进行检验和增加检验频次，直至砂的终含水率满足控制要求。

试验方法：砂的终含水率试验方法与初含水率试验方法一致，可参照《建设用砂（GB/T 14684—2011）》中“7.18含水率”的试验方法进行。为了提高检测速度，烘干设备也可改用电磁炉或微波炉。若烘干设备中具有砂在线测湿系统，也可以直接从测湿系统上读取含水率数值。

当今使用较多的是微波自动测湿系统。它的原理是利用水对微波具有高吸收能力，不同含水率的砂的微波吸收程度不相同，通过微波能量场的变化，测量出正在通过的物料湿度百分比。

取样地点：砂的终含水率取样点可设置在烘干机出料口、干砂提升机、输送带或砂库入口等便于取样的部位。

取样方法：可采用瞬时取样法。

③砂的出机温度

控制值：砂的出机温度控制值可根据砂的输送和储存等具体情况而定，主要是为了保证砂进入混合机时温度不高于65℃。如果从出烘干机到进混合机过程中，砂的降温较大，砂的出机温度的控制值可适当提高。

检验频次：砂的出机温度应根据企业的实际情况设定，如1次/4h。如果砂的出机温度很稳定，可适当降低检验频次。当砂的出机温度有异常时，应增加检验频次。

试验方法：可以采用插入式温度计进行测量。当烘干设备上配备自动测温装置时，也可直接从测温装置上读取砂的出机温度。

取样地点：取样点宜设置在烘干机出料口、干砂提升机、输送带或砂库入口等。取样方法：宜采用瞬时取样法。

在实际生产中，出烘干机的尾气温度与砂的出机温度之间有一定的关系，许多企业通常以尾气温度来判断砂的出机温度。但是，尾气温度与砂的出机温度之间关系的影响因素较多，有时也可能把握不准，从而使砂的出机温度失控。因此，企业宜对砂的出机温度进行实测控制。(www.xing528.com)

天然砂烘干环节的质量控制指标见表4-2。

表4-2　天然砂烘干环节的质量控制指标

（3）砂烘干环节的质量控制举例

诸暨市兆山天峰干混砂浆有限公司拥有三条年产30×104t干混砂浆生产线，砂浆用砂以自制机制砂为主，部分采用天然砂，天然砂通过φ3.5m×7.0m单筒烘干机进行烘干处理。

该企业天然砂为赣江砂，通过船运和短泊方式进场，试验室对进场的每批砂的含水率进行检验，要求砂的进料初含水率在6.0%以下，对于进料初含水率超过6.0%的砂，砂的实际质量要扣除超出的水分质量。例如，当进场的砂含水率为8.0%时，则扣除2.0%的水分。

砂的堆场设置了防雨棚，每批进场的砂都会按照进场时间、含水率、粗细程度等有序堆放。进烘干机前，对砂的初含水率进行检验，检验频度为1次/班。经过检验，发现进入烘干机的瞬时砂样含水率基本在4%左右，含水率比较稳定。

对砂的终含水率检验频度为1次/h，参照《建设用砂（GB/T 14684—2011）》中“7.18含水率”的试验方法进行。

经过长期观察，发现尾气温度不高于80℃时，砂的出机温度小于65℃，经过输送和库存后进入混合机时，砂的温度在60℃以下。为了严格控制砂的出机温度，除了岗位工及时观察尾气温度，控制它不高于80℃，同时进行砂的实测控制，利用插入式温度计测试砂的实际出机温度，检验频度为1次/班。

该企业天然砂烘干过程控制要求见表4-3。

表4-3　天然砂烘干环节的质量控制举例

2.砂筛分环节质量控制

不论是机制砂还是天然砂，在入库前都应进行筛分，以保证砂浆的质量。在实际生产过程中，砂的筛分主要有两个过程：一是烘干或整形后砂的筛分，筛除砂中粒径大于4.75mm的颗粒；二是入库前的筛分，对入库砂进行分级，不同等级的砂分别存储在不同的筒仓内。

在《建设用砂（GB/T 14684—2011）》标准中规定了砂的粒径应小于4.75mm。在实际生产中对砂最大粒径的控制对保证干混砂浆的质量具有重要的意义。通过控制砂的最大粒径，可以改善砂浆拌合物的施工性能，特别是对于抹灰砂浆而言，砂的最大粒径直接影响砂浆的抹面效果，当含有较多的大颗粒时，墙面易出现坑洞、毛糙等外观质量问题；此外，可以减少生产事故的发生，若砂中含有较多的大颗粒，在砂和砂浆的储运过程中可能出现堵管堵仓现象，造成生产事故。

砂的分级主要是为了便于砂颗粒级配的控制。颗粒级配是指粒径大小不同的砂互相搭配的情况。颗粒级配良好，砂的堆积空隙率较低，砂的比表面积也较低，从而使砂浆具备较好的性能。砂通过分级处理，按照粒径的不同分别存储。例如，把机制砂分为粒径＞2.36mm、粒径0.60～2.36mm和粒径＜0.60mm三级，分别储存在三个储仓中。生产时，可根据砂浆的品种和等级，选用不同粒径的砂或搭配使用。

（1）砂的筛分效率和筛分质量的影响因素

①砂的性质

a.砂的颗粒形状。球形颗粒容易通过方孔和圆孔筛；条状、片状以及多角形物料难以通过方孔和圆孔筛，但较易通过长方形孔筛。

b.砂的堆积密度。过筛能力与物料的堆积密度成正比。但在堆积密度较小的情况下，尤其是轻质物料，由于微粒的飘扬，上述正比关系不易保持。

c.砂的粒径。粒径为1～1.5倍筛孔尺寸的砂极易卡在筛孔中，影响砂通过筛孔。粒径大于1.5倍筛孔尺寸的颗粒形成的料层，对过筛影响并不大。因此，把粒径为1～1.5倍筛孔尺寸的颗粒称为阻碍粒或难筛粒。物料含阻碍粒愈多，则筛分效率愈低。

d.砂的含水率和含泥量。干法筛分时如果物料含有水分，筛分效率和筛分能力都会降低，特别是在细筛网上筛分时，水分的影响更大，因为砂表面的水分使细粒互相黏结成团，并附着在大颗粒上，这种黏性物料将堵塞筛孔。此外，附着在筛丝上的水分，因表面张力作用，可能形成水膜，把筛孔掩盖起来，也会阻碍物料的分层和通过。

②筛面结构参数及运动特性

a.筛孔形状。一般采用方孔筛，筛的开孔率较大，筛分效率较高。筛分粒度较小且水分较高的物料宜采用圆孔筛，以避免方孔筛的四角发生颗粒黏连，造成堵塞。对于含条状、片状颗粒较多的机制砂，应采用长方形孔筛。

b.筛面开孔率。筛孔面积与筛面面积之比称作开孔率。开孔率大的筛，筛分效率和生产能力都较大，但会降低筛面强度和使用寿命。

c.筛面尺寸及倾角。筛面宽度越大，料层厚度越薄；长度越大，筛分时间越长。料层厚度减小和筛分时间加长都有助于提高筛分效率。筛面倾角过小，生产能力减小；反之，倾角过大，物料沿筛面运动速度过快，物料筛分时间缩短，筛分效率降低。

d.筛面运动特性。物料在振动筛上以接近于垂直筛孔的方向被抖动，而且振动频率高，筛分效率高。砂在摇动筛上主要是沿筛面滑动，摇动频率不高，相应的筛分效率也不高。回转筛由于筛孔容易堵塞，筛分效率也较振动筛低。筛分效率主要是依靠振幅与频率的合理调整来得到改善。砂浆企业处理的物料由于粒度较小，筛分时宜用小振幅、高频率的振动。

③操作条件的影响

a.给料的均匀性。连续均匀地给料，不仅使单位时间的加料量相同，而且入筛物料沿筛面宽度分布均匀，才能使整个筛面充分发挥作用，有利于提高筛分效率和生产能力。在细筛筛分时，加料的均匀性影响更大。

b.加料量。加料量少则筛料层薄，这样虽可提高筛分效率，但生产能力降低；而加料量过多则料层过厚，容易堵塞筛孔，增加筛子负荷，不仅降低筛分效率，而且筛下料总量并不增加。

（2）砂筛分环节的质量控制指标

目前，对天然砂而言，砂的筛分环节质量控制项目首先是砂的最大粒径，其次是砂的颗粒级配。

①最大粒径

控制值：砂的最大粒径不得大于4.75mm；当企业有特殊要求时，可根据实际需要设定最大粒径控制值，但粒径不得大于4.75mm。例如，控制机制砂最大粒径不大于2.36mm。

检验频次：根据企业实际情况设定。例如，以1次/4h检验砂的最大粒径，发生异常时应加大检验频次，检查筛网是否破损。

试验方法：参考《建设用砂（GB/T 14684—2011）》中“7.3颗粒级配”的试验方法，用与控制值相应的筛网进行筛分。

取样地点：可设置在筛分机出料口、提升机出入口或砂库入口，取样时应保证样品的代表性。

取样方法：可采用瞬时取样法。

②颗粒级配

控制值：根据企业实际情况自定。如果颗粒级配偏离控制要求，应检查原砂质量。若为复配砂，还应检查复配比例。

检验频次：根据企业实际的筛分情况设定。例如，检验频次设为1次/班，发生异常时应加大检验频次。

试验方法：砂的颗粒级配试验方法参照《建设用砂（GB/T 14684—2011）》中“7.3颗粒级配”的试验方法。

取样地点与取样方法：与“最大粒径”的方法相同。

砂的筛分质量控制指标见表4-4。

表4-4　砂筛分环节的质量控制指标

出烘干机时的筛分主要作用是去除砂中粒径大于4.75mm的颗粒，可以通过筛分试验进行控制，经验丰富的岗位操作工人或试验室人员，能够通过观察和手抓等方式对砂的最大粒径进行把握。

不同品种的砂浆对所用砂的最大粒径要求各不相同。一般砌筑和抹灰用砂的最大粒径控制在4.75mm以下，机喷砂浆用砂的最大粒径不宜大于2.36mm，具体要求根据实际情况确定。

对于自带制砂工艺的企业，机制砂整形是一个重要环节，与筛分环节相连，是一个在破碎、选粉和筛分之间的循环过程。通过整形，颗粒的圆度得到提高，砂的含水率也有所降低，但是，粉料含量也会明显增加。此时，宜进一步对机制砂的粉料含量、颗粒形貌和含水率进行控制。

粉料含量控制值由企业根据实际情况自定，通常粉料宜控制在10%以下。检验频次由企业根据实际情况自定，例如1次/4h。试验方法、取样地点和取样方式与“颗粒级配”的方法相同。

机制砂粉料含量偏大时，可采取以下措施。①选择坚固性和压碎值大的石料；②石料粒径不宜过大；③选择筛网合适的孔径；④及时清理堵孔的筛网；⑤加大收尘系统的功率。

颗粒形貌的控制可以通过目测或光学显微镜观察是否有明显棱角。检验频次由企业自定。取样地点与取样方法与颗粒级配相同。含水率控制与天然砂终含水率控制一致。棱角过多和含水率过高时，宜适当减小筛网孔径，增加砂的循环量。