港珠澳大桥桥面铺装专用集料生产设备的配置

何 木

（广东省长大公路工程有限公司，广州 510620）

港珠澳大桥桥面铺装专用集料生产设备的配置

何 木

（广东省长大公路工程有限公司，广州 510620）

本文介绍广东省长大公路工程有限公司在中标港珠澳大桥钢桥面铺装项目后，面对桥面铺装集料短缺的问题，如何在短时间内进行设备选型配套，建设出可生产高品质集料的生产线的概况。通过此集料套生产线的配置，解决了在环保要求日趋严格、机制砂逐步取代河沙的环境下的高品质集料短缺的问题，为集料加工行业的发展起到了一定的推动指引作用。

港珠澳大桥 工厂 集料 破碎 筛分

引言

港珠澳大桥桥面铺装面积达70万平方米，是世界上在建规模最大的钢桥面铺装工程。鉴于港珠澳大桥在桥梁建设领域重要的地位及广阔的国际社会影响力，在钢桥面铺装技术和控制难度大的局面下，如何确保桥面铺装质量与设计的一致性，确保钢桥面铺装工程施工质量和使用耐久性成为迫切需要突破的重大问题。

为此，设计单位在对港珠澳大桥钢桥面铺装使用环境条件进行分析，包括铺装层温度分布、交通荷载、铺装结构受力变形状态等，对国内外典型钢桥面铺装使用情况进行深入调查分析，对典型铺装材料进行对比研究，重点对浇注式沥青混凝土MA和热拌环氧沥青混凝土铺装进行试验研究分析。在付出大量调查研究及试验工作后，最终选定采用英国BS1447标准的MA类浇筑式沥青混凝土，作为港珠澳大桥钢桥面下面层铺装方案。该标准对细集料的分档提出了新的要求，即将0～2.36mm细集料细分为A料（0.075～0.212mm）、B料（0.212～0.6mm）、C料0.6～2.36mm）三档，而国内的集料加工生产线尚无法生产出满足如此苛刻要求的集料产品。

1 研发背景

2014年，广东省长大公路工程有限公司中标港珠澳大桥钢桥面铺装工程。为保证高质高量的完成此项工程任务，第一要务便是解决集料来源问题。着眼于国内钢桥面铺装市场，未来随着浇注式体系在港珠澳大桥桥面的成功运用，国内钢桥面铺装市场将逐步摆脱环氧体系一枝独秀的局面，形成环氧和浇注两分天下格局；浇注式沥青混凝土集料质量标准将会大幅度提高。因此，着手构建一条集料加工生产线，无论从眼前需求亦或是长久战略考量，都是有百利而无一害的选择。

2 设备选型

2.1 项目设想

节能和环保是我国的基本国策之一。为此，本项目在设计之初，便决定采用厂内封闭式生产，从材料入库到成品出库，皆在封闭式厂房内进行。此举既可保证生产流程满足环保需求，亦可满足全天候生产作业，不受外部天气影响。

初步设想。集料加工生产流程，如图1所示。

其中，母材选择到二级破碎皆在项目外进行。

2.2 设备配套

2.2 .1 破碎设备

鉴于国内集料生产厂设备的良莠不齐，生产出来的集料也是粒形差、针片状含量高、级配不均匀等特点，项目选用何种破碎主机来改善这种情况成为重中之重。经多方试验筛选，立轴式破碎机成为项目的定型产品。立轴破起源于新西兰，在90年代进入我国，属于集料生产过程中的三级、四级破碎设备。随着多年的发展，它目前可分为两大类：闭式转子立轴破和开式转子立轴破。每一种又分为石打铁和石打石两种。经立轴破碎机生产出来的石料，具有粒形针片状含量低、接近立方体等特点。

项目选用的立轴破采用石打石的方式进行材料破碎、整形，原理为物料由入料斗进入在电机带动高速旋转的转子中，物料靠转子表面摩擦力和流道板的作用随转子转动，同时受离心力的作用向外抛射。当离开转子时几乎达到了转子边缘的线速度，物料以此速度冲击于破碎腔上的衬板，约30s后，由于其结构设定，衬板会被一层致密的物料覆盖，而后从转子出来的物料将打在这层由物料覆盖的衬板上，形成石打石的破碎状态，从而有效减少衬板的磨损。随后，逐渐失去动能的物料颗粒靠重力自落排出破碎机，进入筛分设备。破碎设备的示意图，如图2所示。

2.2 .2 筛分设备

项目的难点在于将0～2.36mm细集料细分为三档，且每档集料的应洁净、干燥、无杂质，并有适当的颗粒级配。在多方了解振动筛的原理、技术参数和当前趋势后，项目选定空气筛加概率筛的筛分组合。

空气筛技术是采用风选技术和振动筛分技术的干法集料制造筛分技术，如图3所示。设备由一台大功率鼓风机和高效率振动筛组成。鼓风机吹出的强风可将小于0.075mm的粉尘吹入除尘设备，同时也可将石料更加均匀地吹洒在振动筛网上，增高其筛分效率。经过空气筛筛分后的骨料，将分为两档。其中，粒径大于2.36mm的骨料将再次进行输送至破碎机进行破碎，而0～2.36mm粒径规格的骨料间将被输送至概率筛进行分档。

图3 空气筛

二次筛分所采用的机器为概率筛。该设备采用一种全新的激振方式，通过一对特殊结构的振动电机把振筛以往的直线往复运动转换为高频、小振幅的摆动。每一层筛网激振装置在振动电机的驱动下使振动臂对筛网进行高频、小振幅激振，从而使物料在筛网上不断做抛物状运动，达到筛分目的。经由概率筛筛分后的物料将分为ABC三档，并进入骨料包装设备。

2.2 .3 包装设备

为保证成品料的存储干净无污染，方便成品料运输，项目最终采用袋式包装作为成品料的存储方式。经破碎筛分后，ABC三档集料将分别由皮带输送机及螺旋输送机将其传送至物料提升机。同时，在AB两档集料的出料口设有集料比例调节阀。通过调节此阀门，可以获取理想的三档集料产出比。最后，经由提升机输送的物料将会进入包装机原料暂存仓，随后将由人工进行操作打包。项目所采用的包装机为半自动包装设备，由人工进行挂袋。在物料重量达到预设值时，物料将自动脱钩，并由工人进行扎口封紧。

2.2 .4 除尘系统

项目集料加工过程采用的是干法除尘，除尘器选用离线脉冲除尘器。它的优点是除尘效果好，应用广泛，占地面积小，维修保养方便。在大功率引风机作用下，经布袋过滤后的粉尘排放量实测值为0.6mg/m3，低于国家标准（GB4915－2004）的1.0mg/m3排放值。同时，从原材料运输到原材料包装，每一环节都设计了除尘风管。在包装机出料口上方，本项目还另外添加了一套独立可控的小型除尘设备，彻底解决了粉尘逸散问题。在两套除尘系统的作用下，保证了生产车间无尘化生产。粉尘经除尘器过滤后储存到粉罐，再通过罐车运输集中处理。

2.2 .5 质量管控

众所周知，国内众多集料加工厂之所以无法生产出高品质集料，一方面是因为设备配套陈旧落后，另一方面是开放式生产过程中没有严格的质量管控体系。项目着眼于新标准、新规范下的集料市场，以质量为本，在制订一系列管理细则后，通过科技手段来为集料产品质量做后盾。具体方法，成品打包后，项目为每包成品集料配置一张电子身份证，如图4所示。电子身份证所包含的信息有本包集料的原材料信息、成品信息、检测信息以及生产信息。实现这样一种功能，则需通过互联网技术。工作人员将每包成品集料的各类信息输入到本项目的质量管控系统中，在成品打包过程中，工作人员通过包装机操控位设立的工位机，将各类信息录入到每包成品集料的电子身份证中，从而完成全套工序。简而言之，日后本项目可对每包成品集料的质量负责，同时可追责到个人。结合严格的管理制度，有助于杜绝生产过程的不规范，保证集料的高品质。

图4 集料电子身份证

3 产品质量

产品质量情况，如表1所示。

表1 产品质量

经验收检测，本项目所产集料完全达到了英国BS1447:1988标准对集料的要求。

4 结语

通过本项目的顺利建设使用及所产集料在港珠澳大桥的成功应用，证明了以“大型化、工厂化、标准化”建设集料加工生产厂是符合现代化生产管理要求的一种模式。本项目的建设，填补了国内高端品质集料的空白，打破了高端集料依赖进口的格局，规范了行业标准，对我国高等级路面发展起到了一定的推动示范作用。

[1]杨东来，徐永钢，张广平，等.沥青路面集料加工技术的进步与发展[J].筑路机械与施工机械化，2015，（12）：31-40.

[2]郑鸣皋.略谈制沙设备的开发[J].矿山机械，2004，（7）：18-22.

[3]黎正辉，刘绍星，庞团结.论立式冲击破碎机制砂工艺[J]．矿山机械，2007，35（7）：24-27．

[4]王嵩.立轴冲击式破碎机转子的抛料特性与结构设计研究[D].济南：济南大学，2011.

[5]李本仁.浅谈立轴冲击式破碎机[J].矿山机械，2004，（1）：6-7.

[6]齐国成.立式冲击破碎机的破碎机理研究[J].中国建材装备，2006，（11）：17-21.

Configuration of Special Aggregate Production Equipment for Deck Pavement of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge

HE Mu
(Guangdong Changda Highway Engineering Co., Ltd., Guangzhou 510620)

This paper introduces the problem of the bridge deck pavement aggregate shortage after the bridge pavement project of Hong Kong-Zhuhai-Macao Bridge was won by Guangdong Chang-Da Highway Engineering Co., Ltd., and how to select and complete the equipment in short time. Out of the production line can produce high-quality aggregate profile. Through the configuration of the aggregate production line, it solves the problem of high-quality aggregate shortage in the environment where the environmental protection requirements are becoming more and more stringent, and the machine-made sand is gradually substituted for the river sand, which has played a certain guiding role for the development of aggregate processing industry.

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