機械製砂の石粉含有量を管理するには？

概要：岩石、尾鉱、または産業廃棄物残渣から生成された、粒径が4.75mm未満の粒子ですが、軟質または風化粒子は含まれません。

土壌除去処理後、岩石、尾鉱、または産業廃棄物残渣を機械的に粉砕・ふるい分けして得られた、粒径4.75mm未満の粒子（軟質および風化粒子は除く）を、一般に機械砂といいます。機械砂中の粒径75μm未満の粒子を石粉といいます。

機械製砂に含まれる石粉は有用か？石粉の含有量をどのように制御すれば良いか？その答えを以下に示します。

機械製砂における石粉の4つの形態

(1) フリー粉：石粉の粒子は互いに付着せず、砂粒の表面にも吸着せず、風や重力の作用下で自由に移動できます。

(2) 凝集粉：石粉の粒子は密に凝集して、より大きな粒径の石粉凝集塊を形成し、粒子が互いに付着して凝集します。このタイプの石粉凝集塊は、

(3) 粘着性粉体：砂の表面に、粒径の大きな石粉が付着しています。砂粒の表面が比較的滑らかな場合、機械的な力によって石粉を取り除きやすいのですが、砂粒の表面が凹凸のある場合、石粉と砂粒が強く付着し、一般的な機械的な方法では分離が困難になります。

(4) 亀裂粉：砂粒表面には、しばしば数十から数百マイクロメートル幅の自然または機械的に形成された亀裂が存在します。これらの亀裂は、多くの石粉粒子で満たされることが多く、石粉に最も密着する形態です。

機械製砂コンクリートにおける石粉の機能

1. 水和

研究によると、初期の水和段階で生成されるエトリナイトは、後期段階で単硫酸カルシウムスルホアルミナに変換され、セメントの強度を低下させる可能性がありますが、石粉含有量は...

2. 充填効果

石粉はコンクリートの空隙を充填し、コンクリートの密度を高める充填材として機能し、不活性混和材として作用します。セメント材の含有量が少なく、混合物の性能が劣る場合、中～低強度の人工砂コンクリートを使用することで効果的に補償できます。

3. 吸水性と増粘効果

人工砂コンクリートには石粉が含まれており、コンクリート混合物の分離やブリードのリスクを軽減できます。石粉はコンクリート中の水を吸収するためです。

機械混練砂コンクリートにおいて、石粉は重要な役割を果たしますが、多ければ良いというわけではありません。研究によると、石粉の量は適切である必要があります。機械混練砂中の石粉の主要成分は炭酸カルシウムですが、水和効果は無限ではなく、セメントの組成によっても制限されます。石粉の含有量が多すぎると、骨材とセメントの結合を促進せず、セメント中または界面移行帯に遊離石粉が現れ、コンクリートの性能を低下させます。

機械製砂における石粉含有量の制御

建設設計仕様書の通り、必要な石粉含有量を実現するために、以下に石粉含有量を制御する方法を示します。

(1) 乾式ふるい分け方法：二次ふるい分け工場では、乾式ふるい分け方法を採用し、5mm以下の砂はベルトコンベヤで直接完成砂倉庫へ搬送することで、石粉の損失を軽減します。ふるい分け工程において、一部の石粉は粉塵に混じって損失し、その後、粉塵回収が行われます。

(2) 混合腔生産 砂製造機作業工程において、2種類の空洞タイプがあります。岩石-岩石型と岩石-鉄型です。岩石-鉄型破砕空洞で製造された機械砂の石粉含有量は高く、耐摩耗ガードプレートの摩耗速度も早く、コストも高くなります。岩石-岩石型破砕空洞で製造された機械砂の石粉含有量は低く、コストも低くなります。2つの破砕方法を組み合わせることで、石粉含有量を適切に制御できます。

(3)混合生産：砂製造機と棒状ミルを生産プラントに組み合わせ、石粉含有量を増やす。

(4) 乾式生産方法：人工砂乾式生産の主な工程は、砕石および砂製造工程後の骨材を振動ふるいに直接送り、5mmを超える混合物をふるい分け、5mm以下の砂をベルトコンベヤを通して直接完成砂ビンに搬送することにより、石粉の損失を減らすことができる。

(5) 石粉回収：ふるい分け、脱水、乾燥生産工程で発生する石粉を回収するための設備を採用し、回収した石粉を均一に仕上げ砂槽に混合する。

上記の述べられた方法を採用することで、砂生産物中の石粉含有率を10～15%に制御することが可能になります。