针片状含量对沥青混合料性能的影响与控制分析

马 娟

（江苏省交通工程集团有限公司，江苏 镇江 212100）

针片状是指集料中细长的针状颗粒与扁平的片状颗粒，当颗粒形状的诸方向中的最小厚度（或直径）与最大长度（或宽度）的尺寸之比小于规定比例时，属于针片状颗粒[1]。针片状颗粒是一种有害颗粒，由于它过于细长或扁平，无形中增大了集料的空隙，使集料的堆积密度减小，混合料中如有较多针片状的存在，会大大削弱集料间的嵌挤作用，导致细小颗粒无法填充孔隙，在压实过程中，针片状颗粒易折断，形成较多孔隙，使混合料出现碾压不密实，渗水不合格的现象，降低路面质量和耐久性，如果通过加大沥青用量改善路面渗水情况，不仅增加了成本，还影响路面的耐久性。

现以126 省道南京段改扩建工程为背景，选取AC-25C 沥青混合料进行研究，矿粉选安徽产的石灰岩矿粉、沥青为中国石化“东海牌”70#A 级道路石油沥青、集料为安徽宣城产的石灰岩，其中各粒级分别为 1#料（16.0-31.5mm）、2#料（9.5-16.0mm）、3#料（9.5-4.75mm）、4#料（2.36-4.75mm）、5#料（0-2.36mm）。

通过试验采用4.0%的油石比，1#料：2#料：3#料：4#料：5#料：矿粉=27.0:23.0:16.0:8.0:25.0:1.0 的掺配比例进行掺配，石灰岩混合料针片状含量分别选用15%、18%、20%三种，相关试验检测结果见表一、表二。

表一 针片状含量对集料及沥青混合料物理性指标的影响

表二 针片状含量对沥青混合料稳定性指标的影响

1 针片状含量对各项试验指标的影响

根据试验结果可以看出，随着针片状含量的增加，集料抵抗压碎的能力逐渐减弱，压碎值逐渐增加，而沥青混合料马歇尔试件毛体积相对密度先增大后减小，说明混合料在压实过程中，有针片状颗粒被压碎，填充了部分空隙，导致试件毛体积密度有所增加，但随着针片状含量继续增加，集料间的针状、扁平状颗粒越来越多，集料间的间隙越来越大，于是试件毛体积密度开始减小[2]。

矿料间隙率指矿料外的体积占沥青混合料试件总体积百分率，饱和度指沥青胶结料的体积占沥青混合料的矿料间隙率的百分比，反映的是沥青混合料的密实程度。根据表三可以看出，随着针片状含量的增加，混合料空隙率逐渐增大，矿料间隙率先减小后增大，饱和度先增大后减小，这可能是因为在压实的过程中，随着针片状含量不断增加，虽然破碎的针片状小颗粒填充了集料间的大空隙，集料间的间隙减小，但针片状含量增加到一定数量后，集料开始出现堆积现象，其相互搭接作用又增大了集料间堆积的间隙，这说明了当压实功相同时，针片状含量越大，混合料压实越困难。

稳定度指在规定条件下测定的沥青混合料所能承受的最大荷载，流值指沥青混合料在规定条件下相应于最大荷载时试件的竖向变形，从表四中可以看出，随着针片状含量的增加，沥青混合料能够承受的最大荷载逐渐减小，竖向变形却逐渐增大，说明沥青混合料的稳定性随针片状含量的增加越来越差。

动稳定度指按规定条件试验时，混合料试件变形进入稳定期后，每产生1mm 轮辙变形试验轮所行走的次数，反映的是沥青混合料高温抗车辙能力，从表四中可以看出，随着针片状含量的增加，沥青混合料抵抗高温车辙的能力逐渐减小，在高温中逐渐失去稳定。

劈裂强度比指在规定条件下对沥青混合料进行冻融循环，测定混合料试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，用来评价沥青混合料的水稳定性。从表四中可以看出，随着针片状含量的增加，劈裂强度比逐渐减小，沥青混合料抵抗水损害的能力逐渐减小。

2 针片状产生的原因

2.1石料质量

岩石的物理、力学性能直接影响岩体的工程性质，而岩石的物理、力学性能很大程度上决定于岩石的矿物组成、结构和构造，导致岩石在破碎加工过程中针片状含量偏多，造成这个问题的主要原因，是因为对岩石物理、力学性能检测不全面或是未检测，选择了质量差的石矿，想要解决该问题，就需要加强对采石场石料的管控，施工前应对采石场进行考察，确定岩石的物理、力学性能满足规范要求和施工需求，破碎后的集料坚硬、粗糙、无风化、无杂质，近似立方体[3]。

2.2破碎工艺

没有选择合适的破碎工艺，或仅采用单一的破碎工艺，是导致矿料在加工过程中针片状含量偏大的主要原因。有的采石场为节约成本、提高产量，使用了层压破碎设备，他们的代表机型就是颚式破碎机和圆锥式破碎机，颚式破碎机是将矿料放在两颚板间进行挤压、劈裂、冲击作用而实现矿料破碎。圆锥式破碎机是通过皮带轮或联轴器、传动轴和圆锥部在偏心套的迫动下绕一固定轴作旋摆运动，从而使矿料在破碎腔内不断受到冲击、挤压和弯曲作用而实现矿料的破碎。这两种破碎设备虽然产量高、工艺简单、成本低，但都是通过机械实现对矿料的挤压，进而自行劈裂，极易造成针状、扁平状颗粒的出现，所以应该避免单一使用。

3 减少针片状含量的措施

3.1 破碎工艺的确定。目前我国的在碎石加工的过程中，破碎工艺根据加工方式的不同主要分为三种类型，分别是二级破碎、三级破碎和四级破碎。三种类型的破碎工艺的流程都存在一定程度的不同，但是最后都是对破碎碎石进行筛分，具体使用哪种类型的破碎工艺，这需要根据施工的具体情况确定，所遵循的标准是在保证碎石满足施工需求的前提下，尽可能的减少碎石生产的成本[4]。常见的碎石加工工艺流程图如图一所示。

图一 常见的碎石加工工艺流程

3.2 破碎机类型的确定。随着科学技术的进步，我国目前的矿料破碎机具有非常多的类型，在公路施工过程中，常用的有颚式、圆锥式、反击破等，每种类型都具有其最佳的使用范围，石料加工一般工艺流程存在二级到四级破碎的方式，其中四级破碎最为复杂，先经历颚式破碎，然后进行反击式、锤式或圆锥式破碎，其次是反击式或锤式破碎，最后进行冲击式破碎和筛分。二级和三级破碎可在四级的基础上删减一到两个破碎工艺。根据本公路工程施工对矿料质量的需求和施工现场的情况，中下面层的碎石加工工艺采用三级破碎，石料破碎的方式和特点如表三所示。除此之外，为了减少碎石过程中对于环境造成的污染，需要尽可能的减少碎石时所产生的粉尘，因此需要在碎石机上加装除尘设备，如若条件满足且有需要，还要对成品进行水洗，以达到提高除尘的效果。

表三 破碎组合方式和特点

3.3 筛子类型的确定。在公路施工过程中，常用的有振动筛、拖筛和滚筒筛等，三种类型的筛分效果可以达到施工要求，因为该公路项目的现场条件原因，本次施工采用的类型为振动筛。在选定筛子类型后，根据所需要的产量，合理的调控筛子的转速和倾角，保证筛分达到最佳的效果[5]。

3.4 振动筛参数的确定。在设置振动筛参数的时候，考虑到碎石的特性，筛网的孔径通常比最大粒径大0.5～3mm，具体的参数，还需要根据实际的情况进行调整，保证集料的质量。

4 结束语

根据上述可知，针片状含量对集料和沥青混合料是百害而无一利的，由于针片状颗粒的增加，导致混合料无法碾压密实，路面渗水严重，承载能力降低，竖向变形增大，并对高温稳定性和水稳定性都造成不小的影响，另外，针片状颗粒在外力作用下极易发生断裂，由于断面上没有沥青裹覆，因此，路面的整体性以及力学性能变差，容易出现网裂、坑槽等水损害，所以控制好集料中针片状含量尤为重要，可以提高沥青路面质量和耐久性。