【门窗幕墙网】建筑用石料的种类很多,通常包括房屋墙体、地面工程建筑用石料;道路建设用石料和水利工程、桥墩、港口堤坝建设用石料三大类。建筑石料有条石、块石、板石、方块石、蘑菇石等多种形状。国内外的建筑行业对石料的用量都非常大,但如何开采和加工这些石料,确是一个值得讨论的问题。本文将简介建筑石料的使用要求,并介绍和讨论具有规则的形状建筑石料的机械化开采技术和装备。诸如碎石等无规则形状的石料不在本文的讨论范围之内。
一、建筑石料的用途和要求
房屋墙体及地面工程建设用石料
各种工民建筑和工程建设用建筑石料,根据其使用位置的不同,对每种石料都应有一定的要求。在房屋墙体及地面工程建设中所用石料,一般要求其具有抗压强度大,结构致密,耐冻且抗风化能力强,并具有低吸水性和低导热性,通常使用花岗岩类硬质石材。其形状多为蘑菇石,规格尺寸由建筑物的建筑结构及质量要求确定,主要用在建筑物的基础部位和底层墙面装饰。
道路建设用石料
在建设道路时,需要使用各种规格的石料,石料的形状和块度的大小是由其在道路建设中使用的部位决定的。铺面石、铺路石是道路建设使用最多的石料。
铺面石有块石和板石等形状,最好采用色泽美丽、花纹均匀、结构致密的石材。要求铺面石用石材具有良好的加工性能,无裂隙,强度最好>1000KG/CM3,耐磨率M<0.25G/CM2,吸水率<0.7%,冻结后损失的强度不大于原强度的25%,并能承受25次的冻结循环。铺面石的尺寸一般不小于600*600*300mm,软质或硬质石材都适用。
铺路石有方块石、条石和路边石等形状,要求他们的抗压强度最好>1000KG/CM2。路边石的规格一般是200*150*700至300*200*2000mm,吸水率<1%,耐冻性>50次冷冻循环,而且石料中黄铁矿的含量不能太多。条石、方块石的形状规则,其规格尺寸为90*100*150至150*250*160mm,体积重量>2.55t/m3,吸水率<0.6%,耐冻性>25次冷冻循环,而且不会出现可见的损坏痕迹。
水利工程、桥墩、港口堤坝建设用石料
由于水利工程的特殊使用环境,对其建设用石料的石质要求较高。要求这些石料具有较高的抗压强度,较大的体积重量,致密的结构,强抗侵蚀能力,而且耐冻、耐磨,低吸水率和低导热性。一般都使用花岗岩类的硬质石材。
二、建筑石料的开采、加工工艺方法
建筑用石料的石质种类很多,一般分为花岗岩类的硬质石料,砂岩类中硬石料和大理石、石灰华、石灰岩和火山凝灰岩等类型的软质石料。石料硬度不同,所采用的开采、加工工艺和方法也不一样。
1、劈裂法生产硬质石料
在使用机械设备开采和加工花岗岩类硬质建筑石料时,由于石材本身所具有的硬度很高,所以不能使用锯切方法生产,一般都采用液压劈裂的生产方法。其开采工艺包括剥离、钻孔、控制爆破劈裂、解体、坯料和劈石生产等步骤。除坯料和劈石生产工序外,其余开采工序与花岗岩荒料开采的对应工序基本相同,不同之处只是分离块规格尺寸大小的差异。
坯料的规格尺寸由成品石料的尺寸和液压劈石机的最大加工尺寸决定,一般为成品石料尺寸的整倍数。坯料的另一个供应渠道来源于矿山上的碎石、废石。在花岗岩矿山上,开采荒料的同时会产生大量的碎石,为了充分利用石材资源,减少排渣量,可将劈石机直接安装在矿山上,处理那些何种较大的碎石,使其成为石料产品。由于建筑石料的产值较低,生产量很在,所以将劈石机安装在矿山上,至少应在矿山附近,是最佳的工艺方案,还可以减少坯料的运输费用,降低石料的生产成本。
2、锯切法生产软质建筑石料
使用机械设备、采用锯切生产方式一般适用于像大理石、石灰华、火山凝灰岩和石灰岩等软质石料或砂岩类的中硬石料的生产和,是机械化开采化和加工建筑石料的锯切设备有链臂式锯机、圆盘式锯机、圆环铣刀式锯机。
3、开采建筑石料的矿山准备
不论是采用劈裂方式生产硬质建筑石料,还是使用圆盘式锯机、圆环铣刀式锯机或者链臂式锯机进行锯切式生产建筑石料,在开始阶段,都必须对原始矿山进行包括剥离、工作面整平切割、开掘采准堑沟等开采准备开采工作。然后才能够使用机械,进行开采作业。这些准备工作与在大理石、花岗岩等石材矿山,在进行开采荒料前,形成开采作业平台和开采台阶的要求和工序步骤基本是一样的。只是具体操作参数有所不同,例如锯切法开采的台阶高度不需要象开采大理石荒料那样达到4-6cm或更高聚物,一般只需要0.25-0.9cm即可;劈裂法开采硬质石材的台阶高度,根据石料的规格,达到1-1.5m也可满足要求。
在清除矿体表面上不能利用的表土、岩石的剥离工作结束后,需要在矿体的开采面上拓展一个平整的工作面,工作面的长度尺寸可由矿体的实际情况和锯机行走导轨的长度确定,其宽度至少能够容纳开采设备的导轨长度,而且越宽越好,这是采用锯切法直接从矿体批量开采建筑石料的重要工序。必须对露出基岩的矿体表面处理平整,以便于安装锯机的行走导轨。
在使用圆锯片或者链臂式刀具开采锯切时,如果是封闭式开采面,为了使刀具在工作面两端切割时不受影响、而且取料方便,需要在锯机行走导轨的两端各开掘一个退刀堑沟,其宽度尺寸应该以能够容纳或不干涉锯机工作为宜。退刀堑沟的高度可参照石料的一个边的尺寸。如果是开放式作面,锯机运动到两端时,刀具不会受到干涉,不需要开掘退刀堑沟。总之,退刀堑沟的开掘主查根据实际的需要进行。
三、建筑石料生产设备的介绍
目前国外比较先进的建筑石料生产设备分成锯切和劈裂两大类,锯切设备是直接从矿体上锯切生产成品建筑石料,而劈石机是间接生产建筑石料的加工设备。用于直接从矿体上锯切成品石料的锯机设备分成锯片和链臂式两类。
1、锯片类锯切设备
在开采建筑石料的锯切设备中,种类最多和使用最多的是圆盘式锯机。一般分成下述几类:
单功能圆盘式锯机
所谓单功能是指锯机只能进行垂直锯切或水平锯机,在矿山相互相互配合使用的早期机型。单功能垂直切机可以安装1-2个或多个垂直锯片,在矿体上进行等间距(成品石料的一个边长)、相互垂直(另一组垂直切缝的间距等于成品石料的另一个边长)和等深度(成品石料的最后一个边长)垂直切割缝的锯切;然后再用安装1-2个水平锯片的水平切机,从已经切割好的垂直切缝上将成品石料最终切出。逐层深入即可形成规模批量的生产。
根据单功能垂直切机锯切石料的深度尺寸不同,安装锯片的直径可以变换,一般垂直锯片的直径600-1300mm,可以完成250-500mm深度的锯切;有些垂直切机可以安装直径3.4-4m的锯片,完成1.5m以上深度的锯切;水平锯片的直径一般300-800mm,可完成深度100-300mm的锯切。
垂直、水平组合圆盘式锯机
这种组合机实际上是将上述垂直、水平的单功能机,组合成为多功能机,可单独或同时进行垂直或水平锯切。单独锯切时,完成一咱功能锯切时,另外的锯片可以避开,不会相互影响。当同时进行垂直、水平锯切作业时,两套结构也互不干涉。
安装在挖掘机上的圆盘锯机
在国内的一些建筑石料矿山上,曾见过类似的设备。其组合方式是将挖掘机的铲斗去掉,直接将锯片动力头单元安装在挖掘臂的末端部位,组成一台大型移动式圆盘式锯机,完成石料的垂直锯切,这种结构有时可以安装直径超过2.5m的锯片。这种锯机机动灵活,可以用于长度不限的垂直锯切,生产效率从每小时几平方米到十平方米,但这种机型最多只能锯机中等硬度岩石,如砂岩等。
锯片的结构
用于锯切建筑石料锯片的刀头材料厂,主要有碳化钨硬质合金和金刚石结块两种结构。碳化钨刀头的形状类似木工用锯片,呈“钩”状;而金刚石刀头的结构形状与锯切石材的相同。它们的锯片本体和安装结构相同,碳化钨硬质合金锯片一般适用于锯切强度小于400kg/cm2的软质岩石,采用干切方式;金刚石刀具则可用于切割强度在1200kg/cm2以下的较硬岩石,有干切、湿切两种类型。