公路沥青路面用碎石加工技术

公路沥青路面用碎石加工技术

王守策

湖北交投京港澳高速公路改扩建项目管理有限公司 湖北省武汉市 430100

摘要：随着社会经济的发展、人们环保意识的不断增强，施工企业、监理单位、业主单位对施工环保的关注度也不断提升，越来越多的施工企业通过加强与石料生产商合作或引进碎石生产线来满足工程项目对碎石的需求，减少碎石的浪费，从而减少对碎石原料块石的开采。碎石质量的影响因素包括母材岩性、石材纹理、力学结构、碎石设备、指标控制等，做好碎石的加工生产，有利于提高碎石的质量，降低沥青路面施工成本，提升沥青路面的质量。本文对公路沥青路面用碎石加工技术进行探讨。

关键词：公路工程；沥青面层；碎石；加工技术

一、工程概况

某公路为二级公路，全长75.45km，于2021年3月开工建设，于2022年10月竣工。沥青路面由5cm厚下面层AC-25C+2cm厚上面层AC-16C组成。粗集料所用碎石主要来自当地的石料采集厂，碎石的原材料以安山岩为主，少量为花岗岩。

二、碎石加工机械设备

公路沥青路面所用粗集料碎石加工生产设备类型丰富，常用的机械设备包括反击式破碎机、颚式破碎机、圆锥式破碎机、振动给料机、振动筛等，不同设备应用场景存在差异，实践中应以实际工况为准，结合施工区域母岩的抗压强度、岩性、工期要求、碎石程度、碎石数量等指标合理选择碎石机械设备。

1.碎石加工数量及计划安排

该沥青路面粗集料碎石加工拟定工期6个月，冬休期6个月，2021年5月1日开工，2022年5月31日完工，沥青面层碎石合计需求45t，工期内每个月需碎石5万t。为确保项目顺利完工，拟引进碎石生产线，产能为每月5万t，以月工作日20日核算，每日碎石均量为2500t，按照每日工作15h核算，需确保每小时产能167t，额定设备产量实践中多以半数为准，故需要将设备产能提高到350t/h。

2.机械设备确定

根据该沥青路面用碎石加工的工期和产能要求，确定该项目碎石加工所使用的主要机械设备如下。

（1）颚式破碎机

颚式破碎机为初级破碎装备，破碎比大，可将大直径母岩碎石直接打碎为中等粒度，可根据实际需求选定粗破或细破两种功能。该粗集料碎石的原材料以安山岩为主，由于石块体积较大，首先采用颚式破碎机对其进行初破。

（2）反击式破碎机

反击式破碎机主要是对经颚式破碎机等初级破碎后的中等粒度碎石进行二次加工，使其达到工程项目规格需求，同时具备整形破碎功能，抗压强度小于30MPa，多适用于直径80~250mm的集料加工，具备粗料、中料和细料加工功能。

（3）破碎整形机

破碎整形机的整形破碎能力突出，可用于花岗岩、玄武岩、白云岩、硬质石灰岩等不同材质，在各种人造砂生产和路面碎石集料加工中应用广泛，兼具锤破和冲击破能力，可作为独立整形破碎设备使用，也可作为颚式破碎机碎石后的二次破碎设备。由于本项目粗集料碎石的原材料主要为安山岩，但也存在少量的花岗岩，花岗岩的强度相对于安山岩更高，因此，可采用破碎整形机对花岗岩进行破碎加工处理。

三、碎石加工生产流程

根据项目生产需求与工艺特点，最终确定集料生产用的碎石加工生产线，引入设备包括振动给料机和颚式破碎机各1台，反击式破碎机1台、破碎整形机1台，振动筛4套。结合项目工期和碎石需求，沥青路面碎石日需求量为2500t，考虑实际情况生产线产能应达到400t/h。爆破山体获得石料，对于安山岩，借助运输机械将其输送至颚式破碎机进行初次破碎，将破碎后的石料传输到反击式破碎机，进行再次破碎获得第二级石料；对于花岗岩直接采用破碎整形机进行破碎。石料破碎后，振动分筛石料，直径30mm以上的石料重新输送至反击式破碎机进行再次粉碎，直径小于30mm的石料由皮带输送至振动筛，筛选后输送至成品区域。

四、碎石加工关键技术

现阶段，沥青路面施工中遇到的主要问题为碎石质量差、含泥量高、规格不稳定、颗粒匹配度低、针片状颗粒含量高等，难以达到施工规范要求，这些都可通过对原材料的控制进行解决。碎石破碎都采用专业的机械设备进行，破碎的难度较小，但最为关键的是，碎石加工不仅需要满足项目实际的需要，而且不能出现浪费碎石的情况，这就需要合理配置碎石场筛网和沥青拌和站筛网，采用合理的碎石规格，并且控制好含泥量，从而实现碎石加工效率的最大化。

1.碎石分类

根据碎石加工后的粒径大小，分为16种规格，各规格的筛孔通过率如表1和表2所示。

表1  不同粒径碎石筛孔通过率（一）

表2  不同粒径碎石筛孔通过率（二）

2.碎石场筛网配置

碎石场筛网配置需要根据沥青路面所使用的碎石需求量合理配置。该沥青路面施工过程中，沥青混合料型号包括AC-25C和AC-16C两种，其中AC-25C级配沥青混合料关键筛孔包括0.075mm、2.36mm、4.75mm和26.5mm，AC-16C级配沥青混合料关键筛孔包括0.075mm、2.36mm、4.75mm和19mm。以项目实际需求为参考，最终确定碎石场的关键筛网孔为2.36mm、4.75mm、19mm和26.5mm，结合该项目沥青层结构类型选定了S8（10~25mm）、S10（10~15mm）、S12（5~10mm）、S14（3~5mm）和S16（0~3mm）五种碎石规格，碎石筛分结果如表3所示。

表3 碎石场生产碎石筛分结果

分析表3可知，以上5种不同规格类型碎石，均符合该项目施工的基本规范性要求，其中19mm筛孔可同步适用于AC-25C和AC-16C两种级配集料，其对S10规格的碎石筛孔通过率达到100%。说明该项目碎石场筛网配置科学合理。

3.沥青拌和站筛网配置

碎石场筛网确定好后，再确定沥青拌和站的筛网配置，并能够使沥青混凝土路面上下结构层通用。该项目拌和站筛孔尺寸为35mm、22mm、11mm、6mm、3.5mm。到目前为止，下面层已完成75%工程量，面层没有施工。沥青拌和站3~6mm热料仓实际使用比例是7%，拌和站生产过程中没有溢料也没有等料。3~5mm碎石实际使用比例仅为3%，预测上面层也不会突破，但碎石场3~5mm碎石出料比例约为11%。预测工程结束后，将有8%即约0.7万t的3~5mm碎石剩余。这部分碎石虽然可以通过引进制砂机加工成机制砂，用于生产水泥混凝土和沥青混合料，但如果不提前规划好，在后期发现问题后再进行调整将会导致成本增加，甚至会无法使用完。为了避免这种情况的出现，需要提前做好规划。假设碎石场不生产S14（3~5mm）规格的碎石，只生产S8（10~25mm）、S10（10~15mm）、S12（5~10mm）和S16（0~3mm）这４种规格碎石。经分析可知，级配均能满足沥青路面施工的要求，而且关键筛孔4.75mm、2.36mm、0.075mm的通过率更合理。4.75mm和2.36mm筛孔通过率的差值小于10%，既有利于混合料形成骨架嵌挤结构，又有利于细料充分填充空隙，降低空隙率和沥青用量；而0.075mm筛孔的通过率接近中值，可以保证合理的粉胶比和油膜厚度，提高沥青混凝土的耐久性。因此，碎石场不生产3~5mm集料仍可以满足工程要求。但是碎石场设置有6mm和3mm两档筛网，必然会存在这两档筛网之间的碎石。这部分碎石可以直接进入破碎整形机生产机制砂。

4.含泥量控制

目前，公路沥青路面施工技术规范对碎石的要求主要是对含泥量的控制。参考其他项目经验，采取如下措施改善碎石清洁度并解决其含泥量问题。

（1）振动筛配备3cm上层筛网和5cm下层筛网，并将其配备于锤破机和振动给料机之间，碎石前进行过筛，去除杂物。

（2）振动给料机下、滤土器上安装10cm钢筋网进行初筛，大于10cm的石料再次进入颚式破碎机进行破碎，小于10cm的石料则经由传送带运输至振动筛，尺寸过小的粉料则由皮带传输场外，废弃至固定位置。通过采用上述措施，3mm以下碎石砂当量大于60%，0.075mm筛孔通过率为2%~5%，根据施工规范要求，在振动筛5mm筛网放置钢板，随后对砂当量与筛孔通过率再次检测，结果显示两项指标均合格。

结束语

通过以上对公路沥青路面用碎石加工技术的分析，得出以下结论。

（1）沥青路面用碎石加工需要根据项目实际，结合工期特点、母岩特性、抗压强度、碎石需求量等，选择合适的生产加工机械设备，确定最佳的碎石工艺。

（2）安山岩选用颚式破碎机进行初破，再选用反击式破碎机进行二次加工；花岗岩直接采用破碎整形机进行破碎。

（3）碎石加工中关键技术为对碎石进行分类、配置合理的碎石场筛网和沥青拌和站筛网，控制碎石中的含泥量，从而提高碎石的利用率，减少碎石浪费的情况。

参考文献：

[1]艾振喜，王志刚.沥青面层碎石加工设备选型及关键技术探讨[J].公路，2021，66（8）：55-60.

[2]杨志鹏.S101线多尕麻至久治段公路工程沥青面层的碎石加工质量控制研究[J].山东工业技术，2016（18）：94.