The 集料の形状さまざまな建設用途で重要な役割を果たしており、特にコンクリートやアスファルトの混合物において特に重要です。適切な形状の骨材は、これらの材料の機械的特性、作業性、耐久性を向上させることができます。細長い形状や剥がれやすい形状に対して、より立方体状や丸みを帯びた形状の骨材が一般的に好まれます。細長い骨材や剥がれやすい骨材は、最終製品の強度低下、作業性の悪化、および多孔性の増加を引き起こす可能性があります。したがって、骨材の形状を改善することは、骨材生産業界において重要な課題です。
最適な集合体の形状を達成するためには、技術的専門知識とプロセス最適化を統合した体系的なアプローチが不可欠です。このアプローチは主に次の重要な要素を含みます：
原材料の地質特性は、骨材の最終的な形状を決定する上での基本です。玄武岩や花崗岩などの火成岩は、その内在的な硬度と構造的完全性から高く評価されています。それらの高密度な鉱物組成と結晶構造により、破砕プロセス中に比較的立方体状の粒子に崩れることができます。この均一な破砕は、これらの岩石内の内部応力の一貫した分布から生じており、寸法がよくバランスの取れた骨材の生成を促進しています。
対照的に、石灰岩のような堆積岩は独特の課題を呈します。時間の経過とともに圧縮された層状の堆積物で構成される石灰岩は、従来の圧縮型クラッシャーにさらされると、平坦または細長い部分に破砕されやすくなります。石灰岩の層状構造は、弱い面に沿って破断を引き起こし、理想的でない粒子形状をもたらします。しかし、水平または垂直のインパクトクラッシャーで処理され、石灰岩の耐摩耗性が低い場合、これらのクラッシャーは衝撃力を利用して素材をよりランダムに粉砕し、より良い形状の粒子を生成することができます。
高い粘土や不純物を含む岩石は、骨材の品質に重大なリスクをもたらします。これらの不純物は岩のマトリックスの均一な破砕を妨げ、粒子が不規則に破損し、細長い形状やフレーク状の形状を形成します。例えば、粘土は粉砕中に潤滑剤として作用し、応力分布を変化させ、予測不可能な粒子形状をもたらす可能性があります。したがって、生産前には、選定した原材料が適切な形状の骨材を生産するのに適していることを確保するために、徹底的な地質評価と材料試験を行うことが不可欠です。
ジョークラッシャーは、骨材生産業界で最も一般的に使用される一次破砕装置の一つです。彼らは圧縮の原理に基づいて動作し、可動ジョーが固定ジョーに向かって移動し、その間の材料を破砕します。このシンプルでありながら効果的なデザインにより、ジョークラッシャーは柔らかい岩から中程度の硬さの岩まで、さまざまな原材料に適しています。
ジョークラッシャーの主な利点の一つは、一次破砕段階における高い破砕比です。これにより、大きな岩を効率的に小さく砕くことができ、その後の破砕段階でさらに処理することが可能です。この高比率の破砕は、原材料をより扱いやすいサイズに分解し、後の処理でより良い形状のAggregatesを得るのに役立ちます。
しかし、集料の形状を直接改善することに関しては、ジョークラッシャーにはいくつかの限界があります。圧縮に基づく破砕作用は、必ずしも最も立方体状または丸みを帯びた粒子を生成するわけではありません。その代わり、粒子は鋭いエッジを持つ不規則な形状をしている場合があります。それでも、ジョークラッシャーは材料の最初の分解において重要な役割を果たし、後続の破砕プロセスでの形状改善の基礎を築いています。
コーン破砕機は、特に二次および三次粉砕段階において、優れた粒子形状の骨材を生成する能力で高く評価されています。彼らは、偏心的に回転するマンテルと凹状のボウルの間で材料を圧縮することによって機能します。コーン破砕機の独自の設計特性は、骨材の形成における効果的さに大きく貢献しています。
追加の成形が必要な場合、特により難しい材料に対しては、バーティカルシャフトインパクター（VSI）をコーンクラッシャーの補助機械として生産ラインに追加することができます。VSIは優れた粒子形状を生成するのに非常に効果的で、製造された砂を作成するための理想的なツールです。しかし、いくつかのトレードオフがあります。
VSI技術の進歩、例えば完全または半自動の破砕システムや、スチール – オン – スチールシステム用のローター設計と metallurgyの改善は、これらの問題のいくつかを軽減するのに役立っています。例えば、VSIが岩 – オン – 岩の完全自動システムから、完全なスチール – オン – スチールのローターとアンビルシステムに移行すると、エネルギー効率が向上することがよくあります。
フローメッシュ設計の観点から、立方体製品を生成するためには、可能な限り低い減少比で操作することが望ましいです。特に、粉砕の最終段階で高い減少比を使用すると、立方体性が悪化したり減少したりすることがよくあります。 「ベストプラクティス」の戦略は、二次粉砕でより高い減少比を受け入れ、その後の三次粉砕でそれを低下させることです。このアプローチにより、プロセスの後半でより制御された粒子成形が可能になります。
二次破砕機と三次破砕機をクローズドサーキットで広いクローズドサイド設定とサイズ分けスクリーンからのリサイクル負荷を増加させて運転することで、粒子形状を改善することもできます。クローズドサーキットシステムでは、サイズオーバーの粒子はさらに処理するために破砕機に戻されます。この繰り返しの処理により、粒子がより均一な形状に分解されるのを助けます。ZENITHのコーンクラッシャーのように、高いピボットと高いスローストロークを持つものは、クローズドサーキットで非常に立方体状の製品を生産することができます。これらの破砕機を最低の受け入れ可能な偏心スピードで運転することで、収率をさらに最大化することができます。
粉砕プロセスの後、ふるい分けを使用して骨材を形状に基づいて分離することができます。特定の形状の穴を持つふるい装置を用いて、細長い粒子やフレーク状の粒子を除去することができます。例えば、特定の開口形状と方向を持つふるい装置を設計して、立方体または立方体に近い粒子のみが通過できるようにし、望ましくない形状を排除することができます。これにより、骨材製品の全体的な形状品質が大幅に向上する可能性があります。
デジタル画像解析は、骨材生産における品質管理のための強力なツールです。カメラと画像処理ソフトウェアを使用することで、骨材の形状特性を定量化することができます。アスペクト比、形状因子、構造因子、球面性、円形度、角度などのパラメータを測定することができます。この情報は、リアルタイムで破砕プロセスを調整するために使用することができます。例えば、分析によって細長い粒子が過剰に存在することが示された場合、破砕機の運転パラメータを修正して問題を解決することができます。
aggregate製品の定期的なサンプリングとテストは不可欠です。フレーク度や伸長指数テストなどの物理的テストを実施することで、望ましくない粒子形状の割合を測定できます。また、成型された骨材が要求される機械的特性基準を満たしていることを確認するために、圧縮強度テストも実施できます。製品の品質を継続的に監視することで、望ましい形状や品質からの逸脱を迅速に特定し、対処することができます。
骨材の形状を改善するには、適切な原材料の選定、適切な破砕および成形機器の使用、破砕プロセスの最適化、厳格な品質管理を含む包括的なアプローチが必要です。これらの各側面を慎重に考慮することで、骨材製造業者は製品の品質を向上させ、現代の建設用途における高い性能要件を満たすことができます。高強度コンクリートや耐久性のあるアスファルト舗装に使用するためであれ、適切に形作られた骨材は、建設プロジェクトの長期的な性能と整合性を確保するために不可欠です。
