高速公路碎石加工

高速公路沥青砼面层碎石加工

质量控制技术改进措施

摘要 本文结合邵三高速公路南平段实践经验，针对目前福建省高速公路沥青路面碎石加工中存在的集料粒径与级配、颗粒组成的变异性大，粗集料中0.075mm颗粒含量偏高及针片状颗粒含量超标等问题，提出通过从控制振动筛筛孔尺寸保证碎石粒径级配、统一振动筛型号保持颗粒组成的一致性、安装干式（湿式）除尘装置控制0.075mm颗粒含量、选用合理的破碎筛分流程控制针片状含量等具体技术措施，使碎石加工达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，为今后高等级公路沥青路面碎石加工提供参考经验。

关键词  碎石、加工、质量、控制

Quality control measurements of  crushed-stones Process in asphalt concrete layer of Shaosan  expressway 

Lin  Xiaodong 

(from  Wuyishan Transportation Bureau      Wuyishan City 354300)

Abstract: This text combines Shaosan to practice experience, aiming at currently province superhighway asphalt road noodles crushed stones in Fukien to process medium gather to anticipate a grain of path and class to go together with existently, the grain constitute of variation big, thick gather to anticipate win the 0.075 mm grain content higher and needle slice the form grain content super mark etc. problem, put forward passing to vibrate the bore size assurance a crushed stones grain path class to go together with, unify vibration model number to keep the consistency that the grain constitutes, install stem type(wet type) from the control in addition to the dust device controls a 0.075 mm grain content and chooses to use reasonable of broken up reposition of redundant personnel distance control needle slice form content etc. concrete technique measure, make the crushed stones process to attain 《the highway asphalt road noodles start construction technical specification 》 (JTGF40-2004)of request, process to provide reference experience for the aftertime high grade highway asphalt road noodles crushed stones.

Keywords : Crushed stones, process, quality, control

    

1、高速公路沥青混凝土面层碎石生产状况

近年来我省高速公路建设发展非常快，作为高速公路建设的路面基础材料碎石的生产也得到了很大的发展与提高。但从目前已建通车的高速公路路面普遍存在的耐久性（使用寿命）及早期损坏等质量问题，说明面层集料的生产还存在不少问题，主要突出在：一方面材料脏、粉尘多、针片状颗粒含量高、级配不合格等，经常不能达到规范的要求。另一方面，集料多半取自社会料场，国有企业、乡镇企业、个体生产都有，各料场质量、规格参差不齐，使用时离析严重，导致实际级配与配合比设计要求级配有很大的差距，这是造成沥青路面早期损坏的重要原因之一。因此设置专用的工厂化的采石场，改进石料加工方法，供应稳定的优质的矿料已是迫在眉睫的重要问题，也是保证路面质量关键的重要一环[4]。

2、沥青混凝土面层对碎石质量的要求

碎石集料分为粗集料、细集料和填料。它是沥青混合料的主体成分，它与沥青结合料一起决定着沥青路面的运营服务性能。所以高速公路路面对碎石的质量要求比较严格。规范对碎石的质量概括起来有两个方面：一是资源特性，它是由石料产地所决定，如密度、压碎值、磨光值、与沥青的粘附性以及存在不良杂质等；二是加工特性，即石料的级配组成、针片状颗粒含量、棱角性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、小于0.075mm颗粒含量等[1]。在料源确定以后，我们可以通过改进碎石加工方法使石料的加工特性满足规范（表1）的要求，即涵盖了这两个方面。

[1]表1  沥青混合料用粗集料质量技术要求

Tab.1 quality and technical requirements  on aggregate for asphalt mixture

指    标	单位	高速公路一级公路		其他等级 公路
		表面层	其他层次
针片状颗粒含量（混合料），不大于 其中粒径大于9.5mm，不大于 其中粒径小于9.5mm，不大于	% % %	15% 12% 18%	18% 15% 20%	20% —— ——
水洗法<0.075mm颗粒含量，不大于	%	1%	1%	1%

注：①磨光值、对沥青的粘附性对潮湿区I而言；②对2.36~4.75mm规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放宽到3%。

③坚固性试验可根据需要进行。    

3、碎石加工技术措施

开采和加工优质的石料是修筑沥青混凝土路面必不可少的措施之一。邵三高速公路南平段生产各类路面碎石20余万方，经多次检（抽）查，各项技术指标符合规范要求，其中针片状颗粒含量在15%以下；粗集料中0.075mm颗粒含量<1%；有无更具体的数字？

碎石粒径与级配符合规范要求，生产的沥青混合料矿料级配变异性小，受到各方面的好评。该路段被省质检站评为优良工程。现就沥青路面碎石加工普遍存在的粒径与级配、颗粒组成的变异性大、就邵三高速的生产经验，对沥青路面碎石…

粗集料中0.075mm颗粒含量偏高及针片状颗粒含量超标等问题提出具体的技术措施，以改进和提高沥青路面碎石加工的质量和水平。              

3.1碎石粒径与级配

碎石粒径与级配是根据沥青混合料配合比设计决定的。颗粒尺寸是保证混合料有良好的稳定性能和施工和易性、不离析等，而级配则影响混合料的几乎所有的重要特性，如果级配精确，可以保证沥青混合料的马歇尔稳定度和流值处于最佳的设计工况，否则将降低路面的使用寿命[2]。碎石粒径与级配是进行热拌沥青混合料设计时首先考虑的同素。

碎石的粒径主要由振动筛的筛孔尺寸来保证。振动筛要筛出符合规格的碎石粒径要受到振动筛类型、筛面面积，安装角度和其它条件的，一般情况下振动筛筛孔尺寸可选用比标准筛孔大一级的尺寸（见表2，美国沥青协会对等效筛孔的建议表）。来源？            

[3]表2    振动筛的等效筛孔（方孔筛）

Tab.2 equivalent sieve size

of vibrating screen

标准筛筛孔（mm）	2.36mm	4.75mm	9.5mm	13.2mm	16mm
振动筛筛孔（mm）	2.5mm	6mm	11mm	15mm	19mm
标准筛筛孔（mm）	19mm	26.5mm	31.5mm	37.5mm	53mm
振动筛筛孔（mm）	22mm	30mm	35mm	41mm	60mm

碎石的级配主要通过调整破碎机的排料口尺寸（间隙）和振动筛的筛分效率来保证。检验方法是做碎石的筛分试验，以确定最佳的级配范围。为了便于碎石的加工和级配，笔者建议沥青混凝土面层可按表3所列粒级分类和筛孔尺寸进行碎石加工，能较好地满足合成的矿料级配要求  该依据是表2吗？如果是调试得来的结果，最好补充调试前后的数据？

表3  沥青面层碎石加工粒级分类、筛孔尺寸参考表（单位：mm）[4]

级配类型	粒级分类	集料公称最大粒径	振动筛筛孔尺寸
上面层AC-13	9.5~13.2mm	13.2mm	15mm
	4.75~9.5mm	9.5mm	11mm
	2.36~4.75mm	4.75mm	6mm
	0-2.36mm	2.36mm	3mm
上面层AC-16	9.5-16mm	16mm	19mm
	4.75-9.5mm	9.5mm	11mm
	2.36-4.75mm	4.75mm	6mm
	0-2.36mm	2.36mm	3mm
中面层AC-20	13.2-19mm	19mm	22mm
	9.5-13.2mm	13.2mm	15mm
	4.75-9.5mm	9.5mm	11mm
	0-4.75mm	4.75mm	6mm
下面层AC-25	19-26.5mm	26.5mm	30mm
	9.5-19mm	19mm	22mm
	4.75-9.5mm	9.5mm	11mm
	0-4.75mm	4.75mm	6mm

Tab.3 particle-size grading of stone for asphalt surface  and sieve size

3.2保持颗粒组成的一致性

保持颗粒组成的一致性对保持混合料矿料级配组成的一致性及其各个技术指标的一致性非常重要，如果混合料颗粒组成变异性大，它将明显影响路面的质量和使用寿命。

要保持不同规格颗粒组成的一致性首先应选择较先进的破碎筛分设备和工艺流程进行碎石生产。第二统一振动筛的型号、规格和筛孔尺寸，以能生产同规格的碎石。第三碎石在生产过程中应及时检查和调整振动筛筛孔、鄂板和反击破碎机板锤等的磨损和间隙并及时更换之。第四对于多个料场生产的碎石应在保证石料性质的情况下进行第二次破碎、筛分，以满足颗粒组成的一致性。

由于采取了以上措施，沥青面层混合料目标配合比级配与设计生产配合比级配非常接近，变异性小，从而保证了马歇尔试验的各项指标变异性小。

3.3粗集料中0.075mm 颗粒含量的控制

规范规定沥青混合料粗集料采用水洗法，<0.075mm颗粒含量不大于1%，这项规定主要反映粗集料中泥土颗粒的含量，泥土颗粒含量大将影响沥青与石料的粘附性，降低沥青路面的结构强度和沥青路面的抗水损害能力。                

邵三高速碎石生产中减少粗集料中0.0.75mm颗粒含量采取的措施是：

3.3.1片石进入破碎机前在振动喂料机上用水冲洗片石上的泥土和装载机或汽车上料时带的泥土等杂物并排出振动喂料机外，从而降低了集料中的含泥量。

3.3.2选用筛分面积较大，激振力较强的园振动筛进行石料筛分。由于筛分效率高，筛分干净，粗集料上的0.075mm颗粒含量减少。

3.3.3料场的集料应按规格堆放，堆放场地应进行硬化处理，0-4.75mm细集料必须搭棚堆放，以减少料场内尘土飞扬。

3.3.4碎石在生活过程中必须安装干式（湿式）除尘装置，以减少集料0.075mm 颗粒含量和保护环境。

 补充邵三高速粗集料0.075的含量数据？

3.4针片状颗粒含量的控制

适用于热拌沥青混合料的碎石颗粒应接近为立方体而非扁、薄料。针片状颗粒妨碍压实、易折断，影响热拌沥青混合料的强度。

针片状石料产生的原因主要与矿料本身的物理特性和选择的加工机械，生产工艺等有关。一般硬而脆的岩石在破碎时易产生针片状。以挤压破碎为主的破碎机破碎出的石料针片状比较多，比如鄂式破碎机等，利用冲击方法将岩石击碎出的石料针片状比较少，如反击破碎机、锤式破碎机等。在长期的生产实践中我们对针片颗粒含量的控制进行了认真的研究，现将针片状颗粒含量的控制方法介绍如下：

3.4.1选用反击破碎机或圆锥破碎机生产碎石。

反击破碎机是利用冲击方法将岩石击碎，生产出的产品多呈立方体，针片状含量较少。圆锥破碎机生产出的碎石针片状亦少，主要是圆锥破碎机实现了层压破碎，颗粒的破碎不仅发生在颗粒与衬板间，而且发生在颗粒与颗粒之间，颗粒之间相互挤压使得扁平及长条状颗粒沿其薄的断面断裂，而且每个岩石颗粒在破碎腔中还可以得到多次破碎，因此产品粒度较好，针片状较少，另外圆锥破碎机工作稳定，故障率少，在国外被广泛使用。  邵三高速有使用圆锥破吗？

3.4.2设计合理的破碎筛分工艺流程

如果石料经过鄂式破碎机粗碎或中碎后就直接排到最终产品的成品筛上，小于筛孔尺寸的石料将直接成为最终产品，就增加了针片状颗粒含量的比例，所以合理的破碎筛分工艺流程也是减少碎石针片状颗粒含量的一种方法。

图1  沥青面层石料生产工艺流程图

Fig.1 production process of stone for asphalt surface 

邵三高速公路使用的破碎筛分设备(生产沥青面层（AC-16型）石料)工艺流程。（如图1所示）该破碎筛分设备是一种可将开采得到的岩石进行破碎，并按一定规格进行筛分的机械设备。该流程中，碎石在经过两道鄂式破碎后再用反击破碎机进行细破，然后经过振动筛分与水洗。采用这个流程生产的碎石不仅效率高，而且质量好。   

3.4.3给破碎机以稳定、连续地供料

无论使用何种破碎机生产碎石，都需要稳定连续地供料，一方面是为了提高产量，另一方面则可减少针片状碎石含量，因为稳定连续地供料才会使破碎机挤满给料，保证破碎腔内料与料之间的相互挤压使得扁平及长条状颗粒沿其薄的断面断裂，如果给料不充分，不能实现物料与物料之间挤压时一些针片状物料就可能因缺少挤压机会而过早地排出破碎机影响了最终产品的针片状含量。所以国外一些破碎设备在供料前安装了脉动贮料斗供料以保证给破碎机稳定连续地供料。邵三高速公路有用该措施的话，请加入说明：如果没有，划掉这句。

3.4.4调整好粗碎、中碎与细碎的最佳排料开口比，实现均衡生产，以减少碎石针片状的含量。

3.4.5在振动筛上安装长条筛片，并将针片状颗粒筛出机外。

3.4.6重复破碎是减少石料针片状颗粒含量的有效方法。

当针片状颗粒产生以后，在将其集料再一次破碎是减少针片状颗粒含量的有效方法。因为针片状石料产生后其针片状处、薄片处是受力后最容易破碎和折断的地方。我们多次利用反击破碎机将超标的4.75-9.5mm或9.5-19mm粒级石料再一次破碎都取得了较好的结果，一般针片状颗粒含量会降低3~6%，从而满足了规范的要求。

4、结语    

路面作为道路直接与行车发生关系的“界面”，是高速公路重要的组成部分，而碎石加工质量是保证路面施工质量的第一关，我们在考虑材料对沥青路面的影响时，往往比较重视沥青的影响，而对集料的影响，特别是碎石的质量者重视不够。然而集料质量差，必然结果是路面的质量也差。从目前我省碎石生产现状及实际使用情况看，我省的碎石加工普遍存在空有技术标准，而缺少严格的工业化生产标准，例如在何种磨损情况下更换新部件，如筛网、颚板等，没有统一的标准。碎石加工欠规范造成的集料级配均匀性差、颗粒形状的差异性大。给最终成型的沥青路面带来一定的质量隐患。要提高沥青路面的质量和使用寿命，必要条件就是保证石料的加工质量。

邵三高速公路沥青混凝土路面用碎石加工通过控制振动筛筛孔尺寸保证碎石粒径级配通过水洗法控制粗集料中0.075mm 颗粒含量，通过统一振动筛的型号、规格和筛孔尺寸保持颗粒组成的一致性，通过采用反击破碎机、给破碎机以稳定连续地供料、设计合理的破碎筛分工艺流程等措施控制针片状含量，基本摸索出一套提高沥青路面碎石加工质量的方法，使碎石质量各项指标达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求，为今后沥青混凝土路面用碎石加工提供参考资料。

结语：通过以上措施，邵三高速碎石加工质量的变化，改进程度。

参考文献

[1]交通部公路科学研究院·公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）[M]·北京：人民交通出版社，2004·17-19.

[2]交通部公路科学研究院·公路工程集料试验规程（JTJ025-2000）[M]·北京：人民交通出版社，2004·19-90.

[3]陈世宜译·沥青施工手册[M]·北京：人民交通出版社，2005·220-221.

[4]孙建林·福建省高速公路路面施工技术与质量控制技术.福建省高速公路总指挥部.2005.22-28.