南方路機(jī)精品集料加工成套工藝技術(shù)在廣東長(zhǎng)大中山集料工廠的應(yīng)用

       南方路機(jī)精品集料生產(chǎn)線，能夠在集料生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)集料破碎、整形、篩分、顆粒表面石粉去除、石粉含量控制、細(xì)集料篩分，細(xì)集料比例調(diào)節(jié)、石粉收集、精細(xì)化控制等技術(shù)要求，廣泛應(yīng)用于對(duì)粗細(xì)集料的粒型、級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含粉量等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求極高的跨海橋梁、水電、核電站工程項(xiàng)目中，該生產(chǎn)線涉及到的多種瀝青細(xì)集料的生產(chǎn)工藝目前已申請(qǐng)國(guó)家獨(dú)立研發(fā)。

       廣東長(zhǎng)大公路工程有限公司，作為具備國(guó)家公路工程施工總承包特級(jí)資質(zhì)、公路行業(yè)設(shè)計(jì)甲級(jí)資質(zhì)并擁有對(duì)外經(jīng)營(yíng)權(quán)的大型企業(yè)，承擔(dān)國(guó)內(nèi)重大公路、橋梁、隧道工程的施工工作?；趯?duì)工程施工工藝、工程材料、產(chǎn)品質(zhì)量方面的嚴(yán)苛控制，廣東長(zhǎng)大累計(jì)參與過270多座特大型、大型橋梁精品工程，先后獲得國(guó)家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)90多項(xiàng)，取得發(fā)明獨(dú)立研發(fā)34項(xiàng)、魯班獎(jiǎng)2項(xiàng)、中國(guó)土木工程詹天佑獎(jiǎng)7項(xiàng)，是1997年獲得西班牙第九屆國(guó)際建筑大獎(jiǎng)的中國(guó)公司。

       舉世矚目的港珠澳大橋作為一座世界級(jí)的跨境、跨海通道，連接香港、珠海和澳門，涵蓋了路、橋、隧、島等各項(xiàng)工程，其CB04、CB05、CB07合同段，便是由廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司承建。港珠澳大橋路面采用澆筑式瀝青混凝土施工方式，其所采用的粗細(xì)集料由南方路機(jī)精品集料生產(chǎn)線生產(chǎn)。
近日，廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司楊東來、徐永剛、張廣平、張順先先生撰寫《瀝青路面集料加工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展》一文，專題研究瀝青路面集料加工技術(shù)工藝，從專業(yè)視角闡述了精品集料加工成套工藝技術(shù)，其對(duì)國(guó)內(nèi)精品集料生產(chǎn)工藝進(jìn)行了專業(yè)獨(dú)到的解讀分析，具有很高的借鑒學(xué)習(xí)價(jià)值，南方路機(jī)將此轉(zhuǎn)發(fā)，以饗讀者。
下文選自楊東來、徐永剛、張廣平、張順先 先生發(fā)表于《筑路機(jī)械與施工機(jī)械化》2015年12期的論文《瀝青路面集料加工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展》，該文版權(quán)歸原作者所有。

1. 集料加工的存在的問題與發(fā)展趨勢(shì)

       隨著我國(guó)對(duì)公路、尤其是高等級(jí)公路建設(shè)投資力度的加大，對(duì)瀝青路面提出了更高的、甚至是苛刻的要求。要提高瀝青路面質(zhì)量，首先是保證原材料的質(zhì)量，而集料的質(zhì)量是瀝青混合料質(zhì)量保證的關(guān)鍵之一。

1.1 國(guó)內(nèi)集料加工的現(xiàn)狀

       無論是從理論上、還是實(shí)踐上，國(guó)內(nèi)外關(guān)于集料對(duì)瀝青路面性能影響和重要意義的認(rèn)識(shí)是基本一致的，尤其隨著道路建設(shè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，對(duì)瀝青路面集料質(zhì)量的重視與日俱增，對(duì)瀝青路面集料的質(zhì)量要求越來越高。集料質(zhì)量（包括規(guī)格、形狀、性能、穩(wěn)定性等）受到加工工藝、巖石資源、檢測(cè)評(píng)價(jià)水平和管理機(jī)制、市場(chǎng)體制等多方面因素的影響。

       瀝青路面集料加工涉及到管理和技術(shù)兩方面的問題。近年我國(guó)各地從集料加工的管理和技術(shù)兩方面采取不同措施加強(qiáng)集料質(zhì)量，但整體上各地集料加工管理水平差異較大，瀝青集料的加工管理水平整體上還較低，表現(xiàn)在設(shè)備、工藝、管理等方面不配套和相對(duì)落后；同時(shí)缺乏關(guān)于瀝青路面集料的加工、管理方面相關(guān)技術(shù)指南、檢驗(yàn)規(guī)程等；部分地區(qū)集料加工管理薄弱，缺乏對(duì)集料加工企業(yè)的管理和監(jiān)督，對(duì)集料的開采生產(chǎn)缺乏規(guī)劃和計(jì)劃指導(dǎo)，造成集料市場(chǎng)波動(dòng)較大，不同程度的影響了瀝青路面的質(zhì)量和進(jìn)度。另外鋼橋面鋪裝、薄層加鋪、SMA等特殊瀝青混合料需要的特種集料加工生產(chǎn)技術(shù)滿足不了工程建設(shè)的需要，需要對(duì)特種集料的加工生產(chǎn)進(jìn)行有針對(duì)性地研究和指導(dǎo)，滿足瀝青路面建設(shè)對(duì)集料品種、規(guī)格、質(zhì)量的不同需求。

       國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)集料的顆粒特征、級(jí)配等對(duì)瀝青混合料的性能及瀝青路面的使用性能進(jìn)行了較多的研究，但對(duì)瀝青混合料用集料標(biāo)準(zhǔn)化加工工藝、加工質(zhì)量控制體系及控制指標(biāo)研究很少。廣東省高速公路瀝青路面施工過程中，近年也對(duì)集料加工管理加強(qiáng)了控制，從集料加工工藝、料場(chǎng)管理、集料規(guī)格等多方面采取措施進(jìn)行控制，集料質(zhì)量有了明顯提高。提高瀝青路面使用壽命需從源頭抓起，研究瀝青路面集料加工具有很重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

1.2 集料加工和管理存在的主要問題

       國(guó)內(nèi)的集料加工廠家，大多是按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）規(guī)定的每種規(guī)格集料的公稱粒徑范圍的兩個(gè)篩孔加工集料。通過 對(duì)加工的集料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，抽取的瀝青路面中、下面層用集料20組篩網(wǎng)的80檔集料，將各檔集料按相應(yīng)的規(guī)格要求檢驗(yàn)，合格率只有58%，多個(gè)工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)取樣抽提篩分資料統(tǒng)計(jì)表明，當(dāng)前瀝青路面各層混合料的級(jí)配變異系數(shù)都在8%以上，甚至高達(dá)15%，這往往成為路面病害多和使用壽命短的主要原因。

       調(diào)查結(jié)果表明我國(guó)瀝青路面集料加工的常見問題主要表現(xiàn)為：廠家眾多、設(shè)備落后、技術(shù)管理落后、不配套、石料質(zhì)量較差、生產(chǎn)碎石粒徑超大、針片狀多、粉塵多、施工現(xiàn)場(chǎng)碎石來源亂、碎石堆放不規(guī)范、碎石二次污染現(xiàn)象普遍、部分碎石含軟石、風(fēng)化巖較多等?！耙?guī)格料不規(guī)格”是中國(guó)瀝青面層用集料的一個(gè)比較突出的問題，從碎石場(chǎng)采購的同一規(guī)格的集料，其顆粒組成的變異性常有顯著差異。各檔料級(jí)配變異性大將嚴(yán)重影響混合料級(jí)配的穩(wěn)定，集料已成為目前是我國(guó)瀝青路面施工中最不穩(wěn)定、最難控制、影響最大的一個(gè)焦點(diǎn)問題，也是影響瀝青路面質(zhì)量的一個(gè)最顯著因素，集料質(zhì)量達(dá)不到要求，是致瀝青路面性能降低，出現(xiàn)早期損壞，集料問題正在逐漸得到了有關(guān)單位和部門的重視。我國(guó)在施工設(shè)備、工藝、瀝青材料等性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的情況下，瀝青路面質(zhì)量及耐久性卻顯著低于國(guó)際先進(jìn)水平，集料加工生產(chǎn)水平低下是其中的一個(gè)重要原因。

       集料加工生產(chǎn)領(lǐng)域長(zhǎng)期落后現(xiàn)象的原因是：

            （1）集料加工篩孔的選用沒有標(biāo)準(zhǔn)，加工的集料合格率低；

            （2）集料規(guī)格質(zhì)量控制指標(biāo)不明確，過程控制不嚴(yán)格，驗(yàn)收制度松弛或根本沒有驗(yàn)收制度，致使集料級(jí)配變異性極大。

            （3）同一巖口集料密度變異的控制問題；

            （4）瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范只提出瀝青混合料用粗、細(xì)集料規(guī)格要求，但沒有給出這些規(guī)格集料的標(biāo)準(zhǔn)化加工技術(shù)。

1.3 集料加工和管理發(fā)展趨勢(shì)

       近年我國(guó)各省在加強(qiáng)瀝青路面集料質(zhì)量方面采取了多項(xiàng)措施，包括制定集料質(zhì)量規(guī)定、集料生產(chǎn)工藝規(guī)定、集料生產(chǎn)企業(yè)管理要求、市場(chǎng)準(zhǔn)入制度、集料采購招投標(biāo)制度、監(jiān)督檢查機(jī)制以及技術(shù)培訓(xùn)工作，對(duì)提高瀝青路面集料質(zhì)量起到了顯著作用。在政府相關(guān)部門的規(guī)范和指導(dǎo)下，整體上我國(guó)瀝青路面集料加工發(fā)展的趨勢(shì)是規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、市場(chǎng)化、規(guī)模化、管理現(xiàn)代化，隨著發(fā)展對(duì)集料生產(chǎn)加工的環(huán)保、節(jié)能的要求更高，要求集料生產(chǎn)加工必須滿足綠色、環(huán)保、節(jié)能、效率要求。

       我國(guó)瀝青路面集料加工技術(shù)和管理是伴隨著瀝青路面建設(shè)逐漸發(fā)展的，整體上發(fā)展時(shí)間還較短，瀝青路面施工技術(shù)近5~10年的發(fā)展較快，但瀝青路面集料加工技術(shù)和管理發(fā)展的相對(duì)滯后，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的集料加工技術(shù)和管理發(fā)展較快。其中江蘇等省的集料加工技術(shù)和管理較快，也比較有代表性。下面介紹廣東省在集料加工和管理的情況及發(fā)展趨勢(shì)。

       廣東省交通廳2008年立項(xiàng)研究“瀝青路面集料加工地方規(guī)定”，課題組利用標(biāo)準(zhǔn)化篩孔的篩網(wǎng)，通過準(zhǔn)確調(diào)試和監(jiān)控破碎機(jī)反擊板與板錘之間的間隙，嚴(yán)格按照瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范關(guān)于各種規(guī)格集料的級(jí)配要求，大規(guī)模加工合格集料的技術(shù)。已在省內(nèi)廣梧高速公路等十幾項(xiàng)工程中應(yīng)用，取得了良好的效果。改變了長(zhǎng)期以來配比設(shè)計(jì)遷就集料加工的局面，很顯著地減少了混合料級(jí)配的變異性和路面離析現(xiàn)象，大大提高了路面的密水性和均勻性，顯著地減少了拌和樓的溢料、等料現(xiàn)象，減少了燃料消耗，提高了生產(chǎn)率，降低了成本。超過1000公里的路面施工實(shí)踐證明，這項(xiàng)技術(shù)是解決瀝青路面水損害和車轍變形等早期病害的有效措施。
近年來，廣東省對(duì)瀝青路面的細(xì)集料的加工提出了新的要求，對(duì)瀝青混合料的細(xì)集料采用機(jī)制砂，逐漸禁止使用石屑來代替細(xì)集料來使用。特別是從2014年起，由于港珠澳大橋橋面鋪裝澆注式瀝青混凝土采用了英國(guó)BS1447標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)細(xì)集料的分檔提出了新的要求，將0-2.36mm細(xì)集料細(xì)分為A料（0.075-0.212mm）、B料（0.212-0.6mm）、C料（0.6-2.36mm）3檔，對(duì)混合料的級(jí)配控制更加穩(wěn)定。但國(guó)內(nèi)的集料加工生產(chǎn)線無法加工出符合標(biāo)準(zhǔn)的集料，為解決上述問題，廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司在中山火炬開發(fā)區(qū)建立了集料工廠，負(fù)責(zé)鋼橋面專用集料的生產(chǎn)。

       中山集料工廠的建成和成套技術(shù)的應(yīng)用，解決了港珠澳大橋橋面鋪裝集料及國(guó)內(nèi)其他鋼橋面集料分檔的技術(shù)難題，對(duì)集料加工水平的提高起到極大的推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了集料加工工廠化生產(chǎn)，其加工水平達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

2 集料標(biāo)準(zhǔn)化加工的關(guān)鍵技術(shù)和工藝

       集料標(biāo)準(zhǔn)化加工的關(guān)鍵技術(shù)和工藝主要包括以下幾方面：

            建立集料加工標(biāo)準(zhǔn)化加工工藝與設(shè)備；

            制定集料加工的規(guī)格質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；

            研究集料加工用篩孔與關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的關(guān)系，確定集料加工用標(biāo)準(zhǔn)化篩孔并建立集料規(guī)格與加工用篩孔的關(guān)系；

            明確瀝青混合料類型與集料規(guī)格的相互關(guān)系。

2.1 集料加工場(chǎng)地建設(shè)

集料加工場(chǎng)地需滿足以下幾方面的要求：
    1. 集料加工企業(yè)需經(jīng)過認(rèn)真的料源調(diào)查，通過調(diào)查確定基巖的礦物組成、構(gòu)造、儲(chǔ)量、巖石密度、抗壓強(qiáng)度、孔隙率、吸水率、耐磨性等。根據(jù)基巖特性是否滿足相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求來確定是否開采。
    2．集料加工企業(yè)需擁有固定的宕口，基巖特性穩(wěn)定，否則生產(chǎn)的集料質(zhì)量不穩(wěn)定；料源選取宜考慮就地取材的原則，可減少運(yùn)距，降低成本。
    3．采石場(chǎng)在生產(chǎn)過程中必須徹底清除覆蓋層及泥土夾層，巖石覆蓋層及泥土夾層對(duì)集料質(zhì)量影響大；生產(chǎn)碎石用的原石不得含有土塊、雜物，否則集料含泥量或泥塊含量將難以控制。
    4．蓋山土、風(fēng)化巖層（或不合格的巖層）清除范圍距爆破影響線至少10m，人工配合裝載機(jī)械進(jìn)行塊石分選，確保塊石不混雜泥塊或不合格巖石。
    5．加工現(xiàn)場(chǎng)集料堆放場(chǎng)地地面須硬化；部分集料加工場(chǎng)地未硬化，導(dǎo)致土、雜質(zhì)易混入集料中，影響集料的潔凈度和質(zhì)量。
    6．場(chǎng)地應(yīng)具有足夠的面積來保證其布局合理，加工好的各類集料分開堆放，且分隔要清晰，否則不同規(guī)格集料易混放，造成級(jí)配不穩(wěn)定，離析等，影響使用效果；加工場(chǎng)需設(shè)有專用的石料堆放場(chǎng)和塊石分揀區(qū)；設(shè)置專用廢料堆放場(chǎng)地，避免廢棄料混入集料中，影響集料質(zhì)量和使用效果。
    7．做好場(chǎng)地內(nèi)及四周的排水設(shè)施，以免水淹沒集料，增加集料含水率，瀝青拌和樓中難以加熱到預(yù)定溫度，影響集料與瀝青的粘附性。

2. 集料加工工藝

       石料的加工，就是選擇優(yōu)質(zhì)的原材料，經(jīng)過破碎、篩分最終形成我們所需要的產(chǎn)品。加工產(chǎn)品的質(zhì)量主要有兩個(gè)大方面：一是材料自身性質(zhì)所決定的質(zhì)量；二是加工工藝影響材料規(guī)格、形狀、含泥量等指標(biāo)的變化。材料自身性質(zhì)的質(zhì)量在石場(chǎng)的選址過程，通過探明儲(chǔ)量、取樣分析石料性質(zhì)等手段較易控制。加工過程影響質(zhì)量主要有三個(gè)方面：一為加工工藝流程；二為振動(dòng)篩配篩；三為加工過程加工機(jī)械的調(diào)試。
理想的集料是有堅(jiān)硬棱角、粗表面紋理、近似立方體形狀、有優(yōu)良級(jí)配曲線的潔凈碎石，為了滿足上述要求，碎石加工工藝流程一般為：喂料機(jī)→鄂式破碎機(jī)→圓錐機(jī)→反擊破碎機(jī)→振篩機(jī)→成品

1. 集料加工工藝流程
       在集料加工中，喂料機(jī)裝入的為巖口開炸出的片石，其中含大量的泥土，因此，在鄂式破碎機(jī)和圓錐機(jī)之間宜加入篩孔為10mm的振動(dòng)篩，將絕大數(shù)的雜質(zhì)篩除，以保證進(jìn)入圓錐機(jī)塊石的潔凈。另外，在鄂式破碎機(jī)和圓錐機(jī)、圓錐機(jī)和反擊破碎機(jī)之間增裝有儲(chǔ)料倉，目的有兩個(gè)：一是當(dāng)流程后段發(fā)生機(jī)械故障時(shí)，前段仍可繼續(xù)生產(chǎn)，有提高產(chǎn)量作用；二是保證供應(yīng)給碎石機(jī)的石料均衡穩(wěn)定，從而保證成品料顆粒形狀、顆粒級(jí)配穩(wěn)定。在圓錐機(jī)和儲(chǔ)料倉間安裝振篩機(jī)，將從圓錐機(jī)出來的碎石選樣3cm～5cm碎石進(jìn)入反擊破碎機(jī)，碎石規(guī)格選樣的理由是如果過大會(huì)降低反擊破的生產(chǎn)效率；過小會(huì)使未經(jīng)反擊破碎進(jìn)入31.5mm檔以下的顆粒過多，造成集料針片狀的加大。為了獲得潔凈的石料，需在反擊破碎機(jī)前安裝除塵設(shè)備，在振篩機(jī)皮帶出口安裝了除塵設(shè)備。集料加工的工藝流程為：

圖2  碎石生產(chǎn)工藝流程圖

2.碎石設(shè)備的調(diào)整

生產(chǎn)出石料的規(guī)格除了和振動(dòng)篩的配篩有密切的關(guān)系外，和反擊破碎機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)也有很大的關(guān)系，因此為了生產(chǎn)出優(yōu)良級(jí)配曲線和保持曲線的穩(wěn)定性，對(duì)反擊破碎機(jī)生產(chǎn)前調(diào)試和生產(chǎn)過程中的調(diào)整相當(dāng)重要。反擊破碎機(jī)上有兩塊反擊板，形成兩個(gè)破碎腔，調(diào)節(jié)套筒螺母，可改變反擊板和板錘之間間隙，從而改變集料粒徑，通常第一反擊板間隙較大，作為粗碎部分，第二反擊板間隙小一些，作為中細(xì)碎部分。正常生產(chǎn)前調(diào)整兩塊板間間隙，使生產(chǎn)出石料符合預(yù)定的級(jí)配曲線。在生產(chǎn)過程中，利用停機(jī)間隙，加以校核，使板間間隙始終和初始間隙保持一致。通過以上措施的處理后，在瀝青混凝土生產(chǎn)過程中能保持生產(chǎn)過程中材料通過關(guān)鍵篩孔的通過率相對(duì)穩(wěn)定。

2.3 集料分級(jí)
       根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，級(jí)配應(yīng)符合表1的規(guī)定。當(dāng)單一規(guī)格集料的指標(biāo)達(dá)不到表1要求，而按照集料配比計(jì)算的指標(biāo)符合要求時(shí)，工程上允許使用。在研究中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行規(guī)范中S7、S8、S9、S10四檔料在工程應(yīng)用中級(jí)配難以控制，增加了S7C、S8C、S9F三種集料規(guī)格。

表1  瀝青混合料用粗集料規(guī)格

       根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配，應(yīng)符合表2的規(guī)定。細(xì)集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分?jǐn)?shù)表示，石屑和機(jī)制砂以砂當(dāng)量(適用于0～4.75mm)或亞甲藍(lán)值(適用于0～2.36mm或0～0.15mm)表示。表3中，對(duì)于機(jī)制砂的級(jí)配提出了更高的要求，其目的是能滿足各種混合料的級(jí)配要求。對(duì)0~2.36的細(xì)集料提出了級(jí)配范圍的控制要求。

表2  瀝青混合料用天然砂規(guī)格

表3  瀝青混合料用機(jī)制砂或石屑規(guī)格

      廣東省瀝青路面工程常用集料規(guī)格有S7C、S8C、S9、S9F、S10、S12、S14、和S16。
      注意混合料類型與集料規(guī)格的關(guān)系，根據(jù)混合料類型來加工和選用集料的規(guī)格，是混合料設(shè)計(jì)和路面施工質(zhì)量監(jiān)控的重點(diǎn)。

2.4 集料加工關(guān)鍵技術(shù)
       從集料加工過程得知，影響集料粒徑和級(jí)配的因素有：篩網(wǎng)的篩孔尺寸，篩網(wǎng)的傾角，篩網(wǎng)的長(zhǎng)度、振幅和頻率，以及反擊破碎機(jī)上反擊板與板錘之間的間隙。每臺(tái)反擊式破碎機(jī)通常有兩個(gè)破碎腔(有的只有一個(gè))，在粗破碎腔上反擊板與板錘之間的間隙較大；在中、細(xì)破碎腔上反擊板與板錘之間的間隙小一些。這兩個(gè)間隙可以通過套筒螺母來調(diào)整。篩孔尺寸的選定是關(guān)鍵因素，一旦篩網(wǎng)裝上去，只有上述兩個(gè)間隙可以調(diào)整，其他因素都難以改變了。集料加工的關(guān)鍵技術(shù)是準(zhǔn)確地選定篩孔組合和準(zhǔn)確調(diào)試、監(jiān)控反擊板與板錘之間的間隙。
各種規(guī)格集料在其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔的通過率，由選定的篩孔尺寸來控制。而S11在9.5mm和S15在2.36mm篩孔的通過率只能通過調(diào)試反擊板與板錘之間的間隙來調(diào)整。
2.4.1 集料加工篩孔網(wǎng)配置
       只有了解了集料加工場(chǎng)的碎石生產(chǎn)工藝及原理,才能對(duì)集料加工場(chǎng)進(jìn)行合理化配篩。碎石集料加工場(chǎng)就是根據(jù)設(shè)計(jì)的路面結(jié)構(gòu)型式選擇碎石生產(chǎn)線的篩孔,以便能在石場(chǎng)對(duì)碎石規(guī)格初步分級(jí),使備好的幾種材料適用,為優(yōu)化配比設(shè)計(jì)提供可能。瀝青混合料質(zhì)量由標(biāo)準(zhǔn)篩控制,但是集料加工和拌和樓上使用的是振動(dòng)篩。集料加工的振動(dòng)篩篩板有傾角（通常為24°），在集料加工流水線和拌和樓上裝上標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)眼的篩板,并不能準(zhǔn)確、直接地控制預(yù)定目標(biāo)級(jí)配線上關(guān)鍵篩孔的通過率。集料加工的目的，是用幾個(gè)適當(dāng)規(guī)格的集料，配出以標(biāo)準(zhǔn)篩各篩孔通過率控制的目標(biāo)級(jí)配混合料。集料公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔的通過率在級(jí)配控制中起著關(guān)鍵作用，可用一種規(guī)格集料來控制其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的通過率。間歇式拌和樓通常使用4-5種規(guī)格集料，每一種混合料只能直接控制4-5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的通過率，振動(dòng)篩篩孔的選擇相當(dāng)關(guān)鍵。
        當(dāng)石場(chǎng)儲(chǔ)量足夠大時(shí)，通常將中、下面層所用集料一起加工，將兩者分開加工的方案是不合理的；抗滑磨耗層所用集料則應(yīng)單獨(dú)加工。
       集料生產(chǎn)線上的篩網(wǎng)是振動(dòng)篩，振動(dòng)篩有傾角，欲控制選定標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的通過率，則集料加工所用篩的篩孔必須比對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔大，更不能比標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔小。將標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔直接用在集料加工生產(chǎn)線上，是達(dá)不到控制目的的，甚至是錯(cuò)誤的。一種混合料應(yīng)控制的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，即關(guān)鍵篩孔，包括其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)的篩孔，以及比公稱最大粒徑小的篩孔，從2.36mm開始按2倍遞增的各篩孔。據(jù)此可以確定中、下面層集料加工時(shí)應(yīng)控制的一組標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔，也可以確定抗滑磨耗層集料加工時(shí)應(yīng)控制的另一組標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔。
       通過大量研究和實(shí)踐，已找到與上述兩組關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔對(duì)應(yīng)的集料加工生產(chǎn)線上所用的兩組篩孔，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表4所示。

表4集料控制標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔與加工用篩孔的關(guān)系

注：字母a至h，代表8個(gè)按從小到大順序排列的數(shù)字，是集料加工用方孔篩篩孔(即標(biāo)準(zhǔn)化篩孔)尺寸，根據(jù)規(guī)格集料的公稱最大粒徑，用課題組提出的公式計(jì)算出來。集料加工用篩孔與振動(dòng)篩邊長(zhǎng)、傾角、篩的振幅等有關(guān)。

2.4.2集料規(guī)格與集料加工用篩孔的關(guān)系

       瀝青面層AC-25和AC-20預(yù)定的目標(biāo)級(jí)配線上有12個(gè)篩孔,而加工的集料通常只有4～5檔,故只能選4～5個(gè)篩孔來控制。
       在標(biāo)準(zhǔn)篩系列篩孔(1.18 mm及其以下的不計(jì)) 2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm、19mm、26.5mm、31.5mm、37.5 mm 中,2.36mm、4.75mm、9.5mm、19mm、37.5mm 這5個(gè)篩孔從小到大符合按2 倍逐漸遞增的規(guī)律,這是制定篩孔系列的本意,故應(yīng)從中選定要控制的篩孔。
       19mm是中面層的標(biāo)準(zhǔn)最大粒徑,是關(guān)鍵篩孔。因13.2mm和16mm是上面層2種混合料的標(biāo)準(zhǔn)最大粒徑；26.5mm和31.5mm是下面層2種混合料的標(biāo)準(zhǔn)最大粒徑。應(yīng)根據(jù)上面層混合料類型在13.2mm和16mm中選擇其一；根據(jù)下面層混合料類型在26.5mm和31.5mm中選擇其一。由此可見,在中、下面層用料結(jié)合起來加工時(shí),應(yīng)控制的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔有2.36mm、4.75mm、9.5mm、19mm和26.5mm(或31.5) mm。集料加工時(shí),用22mm和30mm、11mm和22mm、6mm和11mm、3mm和6mm、0和3mm組成的套篩進(jìn)行篩分，集料在26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36 mm 篩孔的通過量分別為90%∽95%、90%∽95%、90%∽95%、75%∽80%、90%∽95%。中、下面層集料加工所用振動(dòng)篩篩孔為3mm、6mm、11mm、22mm和30mm(或35) mm。用這組篩加工集料時(shí),當(dāng)下面層所需的22mm和30mm(或22mm和35) mm料備足后,卸下30mm(或35) mm 篩板,繼續(xù)加工其他檔料。
       在石場(chǎng)儲(chǔ)量充足的情況下,通常將中、下面層用料結(jié)合起來加工,選用一組篩,而將上面層用料另行加工,選用另一組篩。在中、下面層集料加工所用的篩孔組中，有1個(gè)篩孔很重要,通過合理選擇,可使下面層混合料所需的最粗一檔料備足以后,卸掉已用篩組中孔眼最大的1個(gè)篩板,繼續(xù)加工中面層用料。這樣就可以使碎石集料加工場(chǎng)的生產(chǎn)有序、合理,也確保了生產(chǎn)的集料質(zhì)量。
通過大量實(shí)際工程的集料加工，總結(jié)出各種集料規(guī)格與加工用篩孔的關(guān)系如表5所示。

表5  集料規(guī)格與集料加工用篩孔的關(guān)系

       表5表明用一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化篩孔，例如c/f，通過調(diào)試和監(jiān)控破碎機(jī)反擊板與板錘之間的間隙，即可生產(chǎn)出一種級(jí)配符合S9要求的規(guī)格集料,而用表示公稱粒徑范圍的一對(duì)篩孔(例如10/20)卻達(dá)不到目的，是現(xiàn)行施工規(guī)范存在的一個(gè)不足。
當(dāng)路面結(jié)構(gòu)包含四個(gè)瀝青層，如AC-20、AC-25和AC-30(或ATB-30)時(shí)，最先加工的五種規(guī)格集料應(yīng)為S7、S9、S12、S14和S16,待S7加工數(shù)量足夠以后，將S7改為S8繼續(xù)生產(chǎn)。
       用于抗滑磨耗層的主要兩種混合料為，SMA-13的均勻性優(yōu)于SMA-16，原因是用S10(或S11)、S12、S14和S16四種規(guī)格集料直接控制著連續(xù)相鄰的13.2mm、9.5mm、4.75mm和2.36mm四個(gè)關(guān)鍵篩孔的通過率，使SMA-13混合料的級(jí)配得到有效控制；而SMA-16混合料用S9F、S12、S14和S16這四種規(guī)格集料，直接控制16mm、9.5mm、4.75mm和2.36mm這四個(gè)篩孔,其中13.2mm篩孔僅靠間接控制，級(jí)配控制效果減弱了。因此，可通過集料加工方案的調(diào)整來改善SMA-16混合料的均勻性，即先加工S9F、S12、S14、S16四種規(guī)格，當(dāng)S9F數(shù)量夠了以后，將篩孔e改為d，即將S9F改為S10繼續(xù)生產(chǎn)，這樣SMA-16混合料就可以用五種規(guī)格集料，使13.2mm篩孔的通過率也得到直接控制。
      通過對(duì)集料加工場(chǎng)篩孔與集料關(guān)鍵篩孔相關(guān)性分析,集料加工場(chǎng)和瀝青混合料拌和樓的推薦套篩設(shè)置見表6。

表6  瀝青混合料用集料推薦篩孔設(shè)置

       從表6可知推薦配篩的優(yōu)點(diǎn)有: ①6mm的振動(dòng)篩對(duì)應(yīng)于4.75mm標(biāo)準(zhǔn)篩,它是粗、細(xì)集料的分界線；② 3mm的振動(dòng)篩對(duì)應(yīng)于2.36mm的標(biāo)準(zhǔn)篩,這是控制細(xì)集料級(jí)配的關(guān)鍵篩孔之一；③使瀝青拌和樓2#倉的料在2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm篩孔的通過量不致太少,從而能與1#倉的料及礦粉(和水泥)一起參與調(diào)整細(xì)集料的級(jí)配,保證該范圍級(jí)配曲線的連續(xù)性和光滑性,有利于保證混合料的密水性和表面紋理的均勻性；④使下面2層或3層篩固定,縮短換篩的時(shí)間。
       對(duì)拌和樓而言,上述篩孔組在中、下面層交替施工時(shí)使用,施工中面層時(shí),不輸入22mm、30mm規(guī)格的集料。當(dāng)下面層施工完畢,單獨(dú)施工中面層時(shí),可將35mm 篩板卸下,并將22mm篩板換成30mm篩板。上述篩孔組配置,要求拌和樓有5個(gè)熱料倉和5個(gè)冷料倉。
       以上配篩方案在近年多個(gè)高速公路路面工地中采用,行之有效,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。路面質(zhì)量良好,沒有發(fā)現(xiàn)瀝青路面常有的泛油、坑槽和車轍等病害。由于瀝青路面集料加工場(chǎng)配篩與拌和樓配篩合理化對(duì)應(yīng)，生產(chǎn)過程中減少了集料加工場(chǎng)材料損耗和拌和樓溢料損耗，能節(jié)約2%碎石材料。

3 集料標(biāo)準(zhǔn)化加工的質(zhì)量控制體系

3.1 瀝青路面對(duì)集料的技術(shù)要求
       在集料指標(biāo)中，視密度和吸水率是集料的綜合指標(biāo)，石質(zhì)堅(jiān)硬致密，吸水率小的集料比較耐磨、耐久性好。試驗(yàn)表明，集料密度與許多性質(zhì)都有一定的相關(guān)關(guān)系。但是，這并不是說集料密度越大越好，集料表面必須粗糙，而過分致密的集料破碎面可能比較光滑，缺乏粗糙的凹凸表面，不能吸附較多的瀝青結(jié)合料，使瀝青膜的厚度變薄，又影響混合料的耐久性。配合比設(shè)計(jì)不能到達(dá)滿意的效果，所以集料的多種性質(zhì)都需要綜合平衡考慮。
3.1.1 粗集料技術(shù)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)
       瀝青路面用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路和一級(jí)公路不得使用篩選礫石和礦渣。粗集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)生產(chǎn)或施工單位自行加工。粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，質(zhì)量應(yīng)符合表7的規(guī)定。當(dāng)單一規(guī)格集料的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到表中要求，而按照集料配比計(jì)算的質(zhì)量指標(biāo)符合要求時(shí)，工程上允許使用。集料在進(jìn)入拌和機(jī)前，需經(jīng)200℃左右的高溫，有些常用的石料如花崗巖、玄武巖、石灰?guī)r等有可能因此發(fā)生質(zhì)量上的變化；對(duì)受熱易變質(zhì)的集料，宜采用經(jīng)拌和機(jī)烘干后的集料進(jìn)行檢驗(yàn)。

表7 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

       高速公路、一級(jí)公路瀝青路面的表面層(或磨耗層)的粗集料的磨光值應(yīng)符合表8的要求。除SMA、OGFC路面外，允許在硬質(zhì)粗集料中摻加部分較小粒徑的磨光值達(dá)不到要求的粗集料，其最大摻加比例由磨光值試驗(yàn)確定。

表8  粗集料與瀝青的粘附性、磨光值的技術(shù)要求

       粗集料與瀝青的粘附性應(yīng)符合表8的要求，當(dāng)使用不符要求的粗集料時(shí)，宜摻加消石灰、水泥或用飽和石灰水處理后使用，必要時(shí)可同時(shí)在瀝青中摻加耐熱、耐水、長(zhǎng)期性能好的抗剝落劑，也可采用改性瀝青的措施，使瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)達(dá)到要求。摻加外加劑的劑量由瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)確定。
       從《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的粗集料技術(shù)指標(biāo)中可看出，我國(guó)特別重視壓碎值，其實(shí)世界上使用最多的是洛杉磯磨耗值，壓碎值是以前英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 812中的老方法，在歐洲新標(biāo)準(zhǔn)EN 13043：2002及英國(guó)BS EN 1097-2：1988方法中，都已經(jīng)取消了壓碎值，改為洛杉磯磨耗值及沖擊值指標(biāo)是值得注意的變化。沖擊值的試驗(yàn)方法與我國(guó)的有所不同。

3.2 集料標(biāo)準(zhǔn)化加工質(zhì)量控制指標(biāo)
       集料標(biāo)準(zhǔn)化加工質(zhì)量控制指標(biāo)主要用于生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制。
3.2.1粗集料質(zhì)量控制指標(biāo)
       我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）規(guī)定，瀝青層用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路和一級(jí)公路不得使用篩選礫石和礦渣。粗集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場(chǎng)生產(chǎn)或施工單位自行加工。
       粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，質(zhì)量符合相關(guān)技術(shù)規(guī)定。當(dāng)單一規(guī)格集料的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)不到要求，而按照集料配比計(jì)算的質(zhì)量指標(biāo)符合要求時(shí)，工程上允許使用。
      上面層瀝青混合料的粗集料宜選擇二次反擊破碎的玄武巖、花崗巖或輝綠巖等硬質(zhì)石料。針對(duì)廣東省的實(shí)際情況，適當(dāng)提高了粗集料的壓碎值、含泥量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)采用花崗巖石料時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)措施提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，包括：摻加水泥或消石灰、使用粘度較高的改性瀝青、在瀝青中摻加抗剝落劑和使用堿性細(xì)集料等。
      根據(jù)以上分析，結(jié)合廣東省交通運(yùn)輸廳的《瀝青路面應(yīng)用技術(shù)指南》，考慮到廣東省氣候條件，提出的粗集料相關(guān)指標(biāo)要求見表8至表11。

表8  廣東省瀝青混合料用粗集料的技術(shù)要求

注：

①堅(jiān)固性試驗(yàn)可根據(jù)需要進(jìn)行；
②用于高速公路、一級(jí)公路時(shí)，多孔玄武巖的視密度可放寬至2.45g/cm3，吸水率可放寬至3%，但必須得到建設(shè)單位的批準(zhǔn)，且不得用于SMA路面；
③對(duì)S14即3～5規(guī)格的粗集料，針片狀顆粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放寬到3％

表9  混合料級(jí)配范圍

表10  廣東省瀝青路面上面層粗集料級(jí)配范圍要求

表11  廣東省瀝青混合料用粗集料規(guī)格

       粗集料遵循就地取材的原則，結(jié)合廣東省目前高速公路的實(shí)際使用情況，常用的粗集料的分級(jí)增加了S7C、S8C、S9F，這對(duì)目前的規(guī)范是一個(gè)改進(jìn)。即在表11中增加了S7C、S8C、S9F三種規(guī)格集料，因?yàn)椤豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004規(guī)定的集料規(guī)格S7和S8的粒徑范圍大，加工出來的集料易離析，使生產(chǎn)過程中混合料的級(jí)配難以控制，新增的S7C和S8C，將集料的規(guī)格進(jìn)一步細(xì)化，為配制AC-25、ATB-25提供較合適的集料，實(shí)踐表明可大大減少離析，級(jí)配波動(dòng)小。S9F適用于AC-16、SMA-16、OGFC-16混合料的配制，如采用S9規(guī)格的集料，拌和樓溢料現(xiàn)象較為嚴(yán)重，不經(jīng)濟(jì)。

3.2.2細(xì)集料質(zhì)量控制指標(biāo)

       瀝青混合料的細(xì)集料細(xì)集料宜采用機(jī)制砂，應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。對(duì)于上面層瀝青混合料應(yīng)使用石灰?guī)r細(xì)集料，禁止使用花崗巖細(xì)集料。其技術(shù)要求見表12 和表13

表12 5.43  瀝青混合料用細(xì)集料的技術(shù)要求

表13 5.44   廣東省瀝青路面用細(xì)集料級(jí)配范圍要求

注：機(jī)制砂宜采用專用的制砂機(jī)制造，并選用優(yōu)質(zhì)石料生產(chǎn)，其級(jí)配應(yīng)符合S16的要求。

       瀝青路面細(xì)集料S16規(guī)格集料在0.075mm的通過率限制為8~12%，而《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中S16規(guī)格集料在0.075mm的通過率為0~15%，本規(guī)定對(duì)小于0.075mm含量要求更嚴(yán)，有利于減少細(xì)集料中的含泥量，增加集料與瀝青的粘附性，同時(shí)對(duì)細(xì)集料的級(jí)配提出了嚴(yán)格的要求。
       對(duì)于細(xì)集料加工控制關(guān)鍵指標(biāo)之一，就是要控制0.075mm的通過率，目前在實(shí)際生產(chǎn)過程中，達(dá)到這個(gè)指標(biāo)有一定的困難。主要原因是：

            （1）集料生產(chǎn)過程中，石場(chǎng)還沒有普遍采用引風(fēng)式除塵設(shè)備，導(dǎo)致0.075mm的通過率達(dá)不到指標(biāo)的要求；

            （2）在集料加工中，宜采用引風(fēng)式除塵設(shè)備，由于水洗設(shè)備沒有解決石場(chǎng)加工中的揚(yáng)塵問題，極易對(duì)集料二次污染，同時(shí)，水洗對(duì)水的流量要求高，易造成對(duì)環(huán)境的污染，而引風(fēng)式除塵方式，解決了場(chǎng)地的揚(yáng)塵問題，同時(shí)又可以很好地解決細(xì)集料中0.075mm的通過量，所以是一種好的除塵方式。利用引風(fēng)式除塵方式時(shí)，要求在碎石設(shè)備上安裝引風(fēng)管，同時(shí)也要在振動(dòng)篩上安裝引風(fēng)管，在調(diào)試生產(chǎn)中及時(shí)檢查0.075mm的通過量，直到滿足指標(biāo)要求為止。

3.3 集料標(biāo)準(zhǔn)化加工質(zhì)量控制體系

       每種規(guī)格集料都有一個(gè)公稱最大粒徑，應(yīng)以其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的通過率作為加工質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)，其目標(biāo)值為95%，建議驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)建議為90%-99%，建議S16驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為80%-99%。
集料加工過程中，檢驗(yàn)各種規(guī)格集料在相應(yīng)控制篩孔通過率的均值是否符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求，以及各種規(guī)格集料的級(jí)配變異系數(shù)的大小。因此在集料加工過程中，每天生產(chǎn)中，要對(duì)集料通過關(guān)鍵篩孔進(jìn)行檢驗(yàn)，并將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總建立臺(tái)賬，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變異時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。為保證需要儀式料的加工質(zhì)量，保證集料質(zhì)量的穩(wěn)定是第一位的。

4 結(jié)論

    1.對(duì)于集料加工要首先選好料口，保證基巖的質(zhì)量。
    2.通過合適的加工工藝，保證集料的加工特性合格穩(wěn)定。
    3.采用合理的集料分級(jí)，滿足配合比設(shè)計(jì)要求。廣東省瀝青路面工程常用集料規(guī)格有S7C、S8C、S9、S9F、S10、S12、S14、和S16。
    4.每種規(guī)格集料都有一個(gè)公稱最大粒徑，應(yīng)以其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔的通過率作為加工質(zhì)量監(jiān)控指標(biāo)，其目標(biāo)值為95%，建議驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)建議為90%-99%，建議S16驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)為80%-99%。
    5.在集料加工過程中，每天生產(chǎn)中，要對(duì)集料通過關(guān)鍵篩孔進(jìn)行檢驗(yàn)，并將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總建立臺(tái)賬，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變異時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。為保證需要集料的加工質(zhì)量，保證集料質(zhì)量的穩(wěn)定是第一位的。
    6.在細(xì)集料的生產(chǎn)過程中，應(yīng)采用引風(fēng)除塵，保證合適的細(xì)集料級(jí)配以及棱角性要求。

參考文獻(xiàn)：
1.劉濤，楊東來，黃維蓉. 瀝青路面集料特性與加工技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2013.
2.黃維蓉，楊東來，劉濤，朱建勇. 瀝青路面材料與施工技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2013.