用于路面基层中的机轧河滩料的加工工艺研究

赵洲清

（云南省公路科学技术研究院，云南 昆明 650051 ）

1 前言

河滩料的石料品种组成多样包括漂石、卵石、砾石、砂、粉(粘、胶)粒等，其形状、粒径、力学性能各异。为了保证机轧河滩料碎石质量，河滩料的原料选择很关键。在选择河滩料原料时要求粒径尽可能大一些，避免碎石中含有过多的粒径较小的浑圆状颗粒。因为如果河滩料粒径过小，进入碎石生产线后很难被破碎，会导致最终碎石的棱角性不满足要求。而要得到符合要求的河滩料，就必须选择合适的破碎机进行破碎。一方面，根据项目中碎石使用量的需求来选择相应生产能力的破碎机，另一方面，根据工程的质量要求和石料来源的特点结合破碎机的破碎效果，来选择具有相应破碎机理的破碎机。

本文针对河滩料原料的技术指标和检测方法进行了阐述，重点对河滩料的加工工艺进行研究，包括：破碎工艺流程的设计、破碎设备的选择，破碎机以及筛分机的选择。

2 河滩料集料技术指标及检测方法

河滩料是由天然砂砾经过常年的水流冲刷和运输形成的。因缺少人为加工，河滩料的粒径大小各异，并且各个河段或位置的河滩料粒径组成差异较大。因此要选定那些满足路用性能要求的石料就要采取一定的方法，可以选定合适的实验来检验该河滩料的各项指标是否满足要求。根据集料的检测指标要求结合河滩料的独特属性，提出河滩料的检测指标及其所采用的方法。

表1 河滩料的检测指标

指标1：粒径分布。对河滩料样品进行粒径分析实验，确定筛分实验结果是否在公路路面基层施工技术规范所规定的范围之内。

指标2：密度和吸水率。河滩料的密度及吸水率直接影响到配合比的设计结果和混合料的路用性能。在密度试验之前需先区分河滩料的粗细情况，才能选择到相应的密度检测方法，根据公路工程集料试验规程来进行密度的检测，看结果是否满足国标对路用集料的质量要求。

指标3：含泥量。因为河滩料的产地特点，需进行含泥量试验。在含泥量试验之前需先将河滩料分成粗细两部分，分别检测含泥量的值。

指标4：塑性指数。河滩料的液塑性指数的测定选用细集料进行试验，具体试验方法依据公路土工试验规程进行。试验后判定细集料是否能够满足公路路面基层施工规范的技术要求。

指标5：压碎值。压碎值对于路面强度的贡献很关键，是重要的控制指标。对于粗集料的压碎值试验，公路工程集料试验规程对于试样材料的粒径做了明确的规定。鉴于河滩料未加工之前成分和级配组成复杂的特点，本文认为有必要选取不同粒径范围的集料进行试验。通过非标准试验测定该河滩料的压碎值是否能够满足国家规范对于路面基层、面层用粗集料强度要求。

指标6：针片状颗粒含量。河滩料该指标的要求可参照公路沥青路面施工技术规范的要求进行，其对用于粗集料针片状颗粒含量有明确规定。

3 破碎工艺流程的选择

本文推荐两套常用的河滩料破碎系统组合，即简单往复筛破碎系统和圆振动筛破碎系统。其流程如图1 所示：

图1 河滩料生产流程图

河滩料加工工艺包括两个核心环节，一个是“预筛分”环节，作用包含三个方面：

去除天然河滩料中的杂质、污物，起到初级除尘去污的作用；

2）得到粒径满足要求的初级河滩料。初级河滩料的使用须视情况而定，必要时须进行二次破碎和筛分；

3）得到用于二次破碎的母材，对于天然河滩料中的超粒径碎石，作为二次加工的母材使用，用于生产破碎河滩料；

另一个是“二次破碎”环节。此环节针对筛分后筛面留下的超粒径石料，选择合适的破碎设备进行二次破碎。根据石料的产量需求来选择破碎机的型号，根据设计要求的集料规格来配置振动筛的筛孔尺寸。

4 河滩料破碎设备的选择

破碎系统是碎石生产线的主要装备，它由控制器、给料机、反击式破碎机、输送设备、两套振动筛等装配而成。完整的生产线还需配备装载机和运输车。其中，反击式破碎机是该系统中的比较关键的设备。

根据河滩料特性，河滩料原材料大部分粒径小于500mm，且含有大量的浑圆状颗粒，棱角性较差。因此，可以将预筛分过后的河滩料粗集料直接投入反击式破碎机进行破碎，而不需要进行初步破碎（无需鄂式破碎机）。反击式破碎机适用于用来破碎如河滩料般粒径较小的石料，破碎出的石料形状接近立方体、大小均匀，针片状含量不高。反击式破碎机的数量和型号可结合成本控制，根据工程需求和产量来选择，其中，数量可选择一至两台。计算一台反击式破碎机是否满足工程需要的方法：若正常工作时生产能力为80t/h，按每天工作15 小时、每月有效工作日为22 天来计算，每月可以破碎集料80×15×22＝26400t，五个月能生产18 万吨。

5 采用合理的破碎筛分工艺

本文推荐两套常用的河滩料破碎系统组合，即简单往复筛破碎系统和圆振动筛破碎系统。在这两套破碎系统中，与常规的破碎不同之处在于多了一套预筛分设备，少了一套初步破碎设备。这是由于河滩料与普通岩石相比，本身粒径比较小，细料比较多，所以不必进行初步破碎，而期间夹杂的小于30mm 的集料可以提前筛除，不必进入破碎机。

因此，采用预筛可以大大提高产量，避免细料阻塞破碎机。由于河滩料较为潮湿，预筛分时可适当洒水，避免筛孔堵塞。此外，预筛分不仅可以大大提高河滩料生产效率，还可以去除河滩料中的污物和杂质，对于控制河滩料成品质量起到至关重要的作用。

6 设置适当的振动筛

云南省内常用的振动筛主要有圆振动筛和简单往复筛两种，河滩料轧制中，两种筛分设备均可选择。圆振动筛宜配置方孔筛，往复筛宜配置圆孔筛。

根据破碎机的产量和破碎石料粒径大小，选用配套的筛分机。筛面采用金属丝编织而成，由于金属丝自身的属性，不容易粘附石屑，可以提高筛分机的工作效率。筛面的倾角一般在5～15°，根据集料的规格要求，筛面可分三到四层不等。要轧制水泥稳定碎石用集料，其筛孔（方孔筛）尺寸要根据混合料中矿料级配通过率和规范中集料单级配要求而定，选择合适的筛孔尺寸很关键。本文建议把集料分为4 档，分别为：1#料（20-30mm）、2#料（10-20mm）、3#料（5-10mm）、4#料（0-5mm），对应的筛网尺寸分别为：32mm，22mm，12mm，7mm。

如果加工出来的四种不同规格的集料，单级配不符合要求，或按一定比例掺配不能满足设计的要求，就要调整筛孔尺寸的大小，直到满足要求为止。

筛孔的确定还要考虑的破碎和使用的均衡性，也就是各种规格的破碎料的产量比例要与生产混合料时所使用的比例相接近，否则有的规格集料出现剩余，有的不够用，发生比例失调现象，对生产和经济效益都不利。

7 小结

本文针对河滩料品种组成多样的特点，对其原材料的技术指标和检测方法进行了探讨，包括密度、吸水率、含泥量、塑性指数的指标。重点对河滩料的加工工艺进行研究，包含破碎工艺流程的选择、河滩料破碎工艺的选择、破碎设备的选择，对于破碎筛分工艺以及振动筛的设置也进行了详细的探讨。推荐两套常用的河滩料破碎系统组合，即简单往复筛破碎系统和圆振动筛破碎系统；推荐采用反击式破碎机用来破碎如河滩料般粒径较小的石料；建议根据破碎机的产量和破碎石料粒径大小，选用配套的筛分机。