沥青面层碎石加工关键技术研究

王志刚,艾振喜

摘 要：本文以哈密G331项目碎石加工的经验教训为例，从级配、洁净度、粉尘含量等主要控制指标方面进行碎石加工关键技术的探讨，提出了沥青面层碎石加工设备选型需要考虑的因素和原则，建议沥青各结构层碎石加工应该采用整形制砂机，并采取合理的除尘措施保证集料的洁净度，同时，对于沥青拌合楼的筛网配置也给了合理化建议。

关键词：沥青面层;碎石加工;设备选型;关键技术

0 引言

随着国家环保政策的收紧，一些不符合环保要求的石料厂关停，沥青面层的碎石供应逐渐从买方市场向卖方市场转化，碎石价格逐年增加，在这种情况下，好多施工企业逐渐改变碎石采购方式，采用了引进碎石生产线或和石料生产商合作的方式解决碎石供应问题。哈密G331项目由于没有做好碎石生产设备选型、碎石生产线规划、碎石加工质量控制等配套的管理策划，造成生产的碎石存在好多问题，比如粉尘含量超标、部分规格碎石完工后剩余较多，这种现象的出现，一方面会造成反复调整碎石加工设备和加工工艺而影响生产进度，并造成成本增加，另一方面，也会由于进度压力，减少对设备的维护保养时间，造成碎石加工质量失控，影响到沥青路面施工质量。因而，要想保证沥青面层的施工质量，必须从原材料的质量抓起，那么控制好碎石场的集料质量就显得尤为重要，而碎石的质量除了和选定宕口母材的岩性、力学性质和纹理构造有关外，还与碎石加工设备选型及关键指标的控制措施有关，下面以哈密G331项目碎石加工为例探讨一下沥青面层碎石加工设备选型及质量控制的关键技术。

1 关键技术

集料质量差是目前公路建设中特别严重的问题，突出的表现是：材料脏，粉尘多，针片状颗粒含量高，级配不规格等，经常不能达到规范[1]要求。这些技术指标的控制就是碎石加工生产线的关键技术，在规范关于集料的技术要求中，按其性质可分为两类：一类是反映材料来源的“资源特性”，或称为料源特性、天然特性，它是石料产地所决定的，如密度、压碎值、磨光值等。另一类是反映加工水平的“加工特性”，如石料的级配组成、针片状颗粒含量、破碎砾石的破碎面比例、棱角性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等。下面主要阐述反映“加工特性”的一些技术指标的控制措施。

1.1 级配

在集料规格选定前，首先要确定振动筛的尺寸，并且要和设备选型同步进行，振动筛越大，生产效率越高且筛分越充分，集料规格越稳定。振动筛配套的筛孔尺寸确定非常关键，这要根据控制的关键筛孔确定，所以，要首先把各种结构类型沥青混合料的关键筛孔确定下来，现行规范[1]规定，“标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、

2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值”，所以，沥青混合料的关键筛孔应该是0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径四个筛孔，同时要兼顾选用规格集料两端所对应的筛孔，并且和沥青拌合楼热料仓筛网统筹考虑。规范[1]给出了间歇式拌合机用振动筛和标准筛筛孔的对应表，如表1。

G331项目采用AC-25C和AC-16C两种结构，AC-25C对应的关键筛孔应该是0.075mm、2.36mm、4.75mm、26.5mm，AC-16C对应的关键筛孔应该是0.075mm、2.36mm、4.75mm、16mm，0.075mm筛孔主要控制细粉通过率，碎石场和拌合楼一般不设置，那么综合考虑两种结构，碎石场考虑的关键筛孔应该是2.36mm、4.75mm、16mm、26.5mm，但无论是碎石场还是沥青拌合楼，筛孔尺寸相差越大，振动筛筛分越不容易充分，级配波动越大，所以还应该根据沥青面层粗集料规格增加一定规格的集料，根据G331项目沥青面层结构类型，碎石加工厂选用了10mm～25mm、10mm～15mm、5mm～10mm、3mm～5mm、0mm～3mm五种规格集料，为保证AC-25C其它规格集料也能在AC-16C通用，保证AC-16C上面层19mm筛孔通过率100%，碎石场振动筛配套筛网尺寸为30mm、18mm、11mm、6mm、3mm，各档集料筛分结果如表2。

从表2中筛分结果可以看到，各种规格集料筛分结果除0mm～3mm集料外基本能够满足要求，而且10mm～15mm集料19mm筛孔通过率100，可以满足AC-25C和AC-16C两种结构类型通用，用碎石场生产集料进行AC-25C型合成，比例为5#：4#：3#：2#：1#：矿粉=26：27：13：6：27：1，如合成级配1，各档筛孔通过率均满足要求，说明碎石场筛网选择合理。

碎石场筛网确定好后，沥青拌合站的筛网配置应该和碎石场匹配，并能够使各结构层通用，G331项目拌合站筛网为35mm、22mm、11mm、6mm、3.5mm，到目前为止，下面层已完成75%，上面层没有施工，沥青拌和站3mm～6mm热料仓实际比例是7%，拌合站生产过程中没有溢料也没有等料，但3mm～5mm碎石实际使用比例仅为3%，预测上面层也不会突破，碎石场3mm～5mm碎石出料比例约为11%，预测工程结束后将有8%约3.6万吨的3mm～5mm碎石剩余，这部分集料虽然可以通过引进制砂机加工成机制砂用于水泥混凝土和沥青混合料，但如果不提前规划好，在后期发现问题后再进行调整将会造成成本增加，甚至会出现无法使用完的死循环。为了避免这种情况的再次出现，我们还是从级配组成设计上进行分析，我们假设碎石场不生产3mm～5mm集料，用10mm～25mm、10mm～15mm、5mm～10mm、0mm～3mm四種规格集料进行级配组成设计，在原有集料筛分结果的基础上，把比例调整为5#：4#：3#：2#：1#：矿粉=26：27：16：0：30：1，如表2合成级配2，除0.075筛孔通过率外均能满足要求，而且关键筛孔4.75mm、2.36mm的通过率更合理，4.75mm和2.36mm筛孔通过率的差值小于10%，既有利于混合料形成骨架嵌挤结构，又有利于细料的充分填充空隙，降低空隙率，而且有利于压实，而0.075mm筛孔的通过率可以通过采取除尘措施加以解决，所以碎石场不生产3mm～5mm集料完成可以满足工程要求。但是碎石场设置有6mm和3mm两档筛网，必然会存在这两档筛网之间的集料，这部分集料可以直接进入整形制砂机生产机制砂。若生产出来的粗集料针片状、棱角性不好，也可以通过整形制砂机得到解决。

1.2 细粉含量及含泥量

规范[1]规定的细集料指标并不多，但其中最重要的就是洁净，沥青混合料石屑或机制砂的细粉含量用0.075mm筛孔的通过率判定，0.075mm通过率0mm～5mm规格小于10%，0mm～3mm规格小于15%，含泥量用砂当量或亚甲蓝判定，高速和一级公路砂当量要大于60%，其他等级公路砂当量要大于50%，土和细粉含量都会影响砂当量，土当然是越少越好，但细粉必须有一定的含量，细粉含量过少，相应的0.3mm～1.18mm之间的含量也会减少，不足以填充空隙，会使沥青混凝土残余空隙过大，造成路面水损坏，细粉含量过多，沥青混凝土比表面积增大，需要的沥青用量增多，会使路面超密，不但会增加成本，也会造成路面车辙病害，根据多年沥青路面施工实践，细粉含量在6%～12%之间比较合适。G331项目碎石场刚开始生产的0mm～3mm集料0.075mm筛孔通过率在15%左右，砂当量小于50%，细粉含量和含泥量均不满足规范[1]要求，项目经过多方面调查分析，采取以下措施解决了这些问题。

碎石场在振动给料机和锤破机之间加设一套振动筛，振动筛设两层筛网，上层筛网30mm，下层筛网5mm，在振动给料机下的虑土器上安装10cm钢筋网，100mm以上石料进入鄂破机破碎，100mm以下石料通过皮带输送到振动筛里，5mm以下粉料通过皮带输送到场外废弃。通过处理，生产出的0mm～3mm集料砂当量均大于60%，0.075mm筛孔通过率在2%～5%之间，为此，要求碎石场在振动筛5mm筛网上又重叠安装了一片5mm筛网以降低粉料通过量，之后进行检测，0mm～3mm集料砂当量均大于60%，0.075mm筛孔通过率在6%～12%范围内，符合要求。

2 結语

（1）为了加工出符合沥青面层使用的碎石，碎石加工厂设备选型必须要综合考虑工期、碎石需求量、宕口母岩的岩性和抗压强度，对于石灰岩优先考虑鄂破加反击破，对于其它岩石，优先考虑鄂破加圆锥破。

（2）沥青面层各层碎石加工最好配置制砂机，把3mm～5mm之间的石料制砂，上面层最好进行整形。

（3）在初破和二破之间加设振动筛或除尘的措施，确保0mm～3mm集料细粉含量和含泥量符合要求。

（4）沥青拌合楼热料仓筛网配置要和碎石加工厂相匹配，避免拌合楼生产过程中等料溢料，提高生产效率。

参考文献：

[1]交通部公路科学研究所.GTJF40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社.