高速公路沥青面层用集料加工质量控制

李国标 赖灿荣

1 概述

随着高速公路的不断发展，长期以来，我国沥青路面的施工质量和耐久性总是落后于发达国家。然而，当前国内沥青路面施工所用的搅拌、运输、摊铺和辗压设备，都是国际通用的，高速公路所用的沥青也普遍采用进口的，所以我们与先进国家的差距不在这些方面。主要差距是在施工工艺，特别是集料加工技术、加工设备和质量控制方面。

2 石场的选材分析和生产加工要求

2.1 母岩的选材分析

沥青面层用集料有粗集料和细集料。高速公路用粗集料包括碎石、破碎砾石和钢渣等;高速公路用细集料包括天然砂、机制砂和石屑等。都必须由具有生产许可证的采石场或采砂场生产。

在选择石场时，宜根据以上指标择优选择，石场石料的资源特性对集料的质量起决定性作用。在沥青路面用矿料进行选择时，集料的认同特性可以通过对加工设备的合理配置和生产工艺的调整来满足沥青混合料的设计要求。而集料的资源特性则只能通过对区域内岩石的化学成分分析、物理指标检测、混合料性能设计要求等综合指标考虑进行合理选择。

2.2 石场生产线的确定

封开石场岩性经检测为辉绿岩，矿石抗压强度平均值达157.3MPa，坚硬致密。根据以往的生产经验，石场领导人员决定采用一条三级破碎的生产线，为900×1200破鄂式破碎机→1750圆锥机→1750圆锥机→1315反击破碎机，通过巴马克整形机进行整形，生产线均装有除尘设备。

3 沥青面层用集料规格要求和加工控制指标

为了生产优质集料，必须明确集料加工的监控指标。虽然规范对每种规格集料规定了多个筛孔的通过率的范围，但对粗集料只有一个筛孔的通过率起关键作用。从规范S7到 S16，各种规格集料实际上都是一种混合料，各有一个公称最大粒径，每种规格集料在其公称最大粒径对应筛孔的通过率，在级配控制中起着关键作用，故应作为集料加工的监控指标。但对细集料规格 S15和S16则还要监控1.18mm，0.6mm，0.075mm筛孔的通过率。从S7到 S15这 9种规格集料，在其公称最大粒径对应筛孔的通过率均为90%～100%，其平均值为95%。唯有S16例外，其平均值为90%。因此，对前9种规格，可以用 95%作为监控指标的目标值，对S16则以90%作为目标值。

4 沥青路面用混合料类型与集料规格的关系

4.1 混合料类型与集料规格的控制

集料首先要讲究规格，JTG F40-2004沥青路面施工技术规范规定了 14种粗集料规格和 2种细集料规格，规范并没有交代用什么样的筛孔才能准确加工出这些规格集料。虽然它对每种规格集料规定了公称粒径范围，其中个别规格可以按照表示公称粒径范围的两个筛孔加工该档集料以外，其余规格均不能这样做。例如S10的公称粒径范围是10/15，但是用 10mm和15mm两个筛孔难以加工出符合 S10要求的集料。混合料类型与集料规格的关系，根据混合料类型来加工和选用集料的规格，是路面施工质量监控的重要准则，必须严格要求。

4.2 集料的粉尘控制

生产集料除了要控制好级配，还要控制集料的粉尘。除尘部分主要采用箱式除尘和水洗相结合的方式。首先，在生产线上安装一台扩张式箱式XM 200电子脉冲袋式二级吸尘除尘净化设备，扩张式除尘器的进气口通过管道与破碎除尘净化设备，扩张式除尘器的进气口通过管道与破碎除尘点相连，含尘气的气体由此吸入除尘器，初级净化的气体经下通道进入袋式除尘器净化室进行进一步净化，净化后的气体经鼓风机直接排入大气。在破碎机口和振动筛系统处安装吸尘点，破碎机处采用后向直吸式，使破碎机出料口的石料所含粉尘在除尘器口处的高速气流作用下减少60%以上，从而缓解了大量微细粉尘随石料进入振动筛系统。在振动筛处采用软性玻璃钢防尘罩和橡皮封条把振动筛密封，控制粉尘外泄，用四个吸点进行负压式吸尘和净化处理。对除尘器的收尘器滤袋，根据生产量定期进行清灰处理，保证集料除尘效果。水洗装置安装在振动筛系统处，相当于二级除尘，主要是确保粗集料中小于 0.075含量满足规范要求，该设施水源主要来自附近的水源，通过抽水机把水输送到振动筛网上，筛网共 2层，每层均设置两排可控喷水装置，生产过程不间断喷水，冲洗碎石表面粉尘。清洗水由导流管进入两级沉淀池中，经沉淀的水回流使用，既环保又能保证足够的水量。

5 沥青面层用集料的标准筛和集料加工用筛孔的关系

5.1 确定集料的加工筛网孔径

从集料加工过程得知，影响集料粒径和级配的因素有:筛网的筛孔尺寸，筛网的倾角，筛网的长度、振幅和频率，以及反击破碎机上反击板与板锤之间的间隙。筛孔尺寸的选定是关键因素，一旦筛网装上，只有上述两个间隙可以调整，其他因素都难以改变。所以集料加工的关键技术是选定筛孔组合和调试反击板与板锤之间的间隙。

集料加工用方孔筛的筛孔(即标准化筛孔)尺寸(见表1)。用一对指定的加工用筛孔，通过调试和监控破碎机反击板与板锤之间的间隙，即可生产出一种级配符合要求的规格集料。

表1 控制的标准筛筛孔与加工用筛孔的关系表 mm

5.2 筛网控制和集料加工过程破碎机的调试

在生产集料加工过程中，还应注意其他一些问题。首先购买筛网时应认真检验筛孔的实际尺寸，不符合要求的不要购买。其次是要认真调试反击破碎机上两个破碎腔的反击板与板锤之间的间隙，使公称最大粒径对应筛孔的通过率接近上述监控指标目标值。最后是不可随便改变已确定的标准化筛孔尺寸。注意加强破碎机的调试。将反击式破碎机的反击板与板锤之间的间隙距离调试准确，是加工合格集料的必要步骤，但是在以往没有引起人们足够重视，在这个环节上常常是失控的，这成为集料加工合格率低的两个主要原因之一。

5.3 集料加工过程质量控制结果

佛开大修同时加工 5种规格集料时所遇到的情况。同时加工AC-25和AC-20混合料所需的集料时的调试情况，在生产流水线上安装了除尘设备，生产时进行了四次调试，第一次的结果，S8，S9和 S16 3种规格达到监控指标的要求，是合格的，但S12和S14不合格，粒径偏粗，表明破碎机破碎腔的反击板与板锤之间的间隙偏大，应调小。经过调整后，第二次的结果表明，S12变得合格了，但 S14仍然不合格，还是偏粗了一些，说明破碎机调整并未到位。第三次的结果，5种规格都合格了。

为了检查加工质量的稳定性，在经过几周时间正式生产后，第四次抽检的结果证明加工质量比较稳定，第四次和第三次结果比较，5种规格分别在其公称最大粒径对应筛孔，即控制筛孔通过率的偏差均值仅为 1个百分点。至此，该石场加工出来的集料符合规范要求，结果获得了成功，这就证实了前面所做的原理分析是正确的，表明按该加工技术质量控制能保证生产出合格的沥青面层用集料。

6 结语

集料加工质量检验结果，证明了上述各项措施的正常性，集料加工质量的配比设计检验结果，证明了直接控制混合料级配线上几个关键筛孔的通过率，即可控制住整条级配曲线。在该项目33 km的施工实践表明，该石场加工出来的集料，其级配变异性极小，合格率很高，十分显著地减少了路面离析、透水现象，均匀性显著提高。在混合料生产上，拌和楼溢料、等料现象显著减小，燃料消耗降低，生产率提高，成本降低，施工单位还可以从准确掌握集料加工的数量和减少废料中得到好处。

配合比设计质量和路面施工质量均证明，推广该石场的成功经验可以使我国沥青路面的工程质量得到改善，降低维修费用，延长路面寿命，获得可观的经济效益和社会效益，供其他公路建设参考应用。

[1] JTG D 50-2006，公路沥青路面设计规范[S].

[2] JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] 广东省交通运输厅.广东省高等级公路沥青路面施工技术指南[Z].2010.

[4] 李伟勇.沥青路面施工技术浅谈[J].山西建筑，2009，35 (23):312-313.