高速公路瀝青路面碎石生產質量控制

黃 震

1 工程概況

阿爾及利亞東西高速公路中標段M1,M2標段全長52.147 km,M1標段起訖里程PK243+000～PK279+147,線路長36.147 km,位于布阿拉里季堡省境內(Bordj BouAnerij);M2標段起訖里程PK227+000～PK243+000,線路長16 km,位于布維拉省境內(Bouira)。瀝青路面層厚度24.5 cm,級配碎石墊層厚度40 cm,路面碎石設計量大約150萬m3,需求量巨大。但當地碎石場生產工藝落后,產量低下,質量不穩定,難以滿足高速公路路面工程的需求。設2道碎石生產線:1號碎石場安裝2套200 t/h產量的碎石生產線和1套80 t/t產量的制砂生產線;2號碎石場安裝相同型號的1套碎石生產線和1套制砂生產線。

2 阿東西高速公路對石料質量的要求

2.1 粗集料性能標準化要求

1)對每種規格的產品,最小的性能要求見表 1。

表1 產品的最小性能要求

2)補充特性:棱角性:表面層碎石料粉碎指數(IC)應該達到100;抗凍性:抗凍性(G)應該不大于30;有機物:有機物含量小于0.2%(法國標準NF P18-586),任何石灰石將被拒絕。

2.2 粗集料的技術要求

阿東西高速公路瀝青面層粗集料技術要求見表2。

表2 阿東西高速公路瀝青面層粗集料技術要求

2.3 顆粒尺寸和級配

碎石粒徑與級配是根據瀝青混合料配合比設計決定的。顆粒尺寸保證混合料有良好的穩定性、施工和易性、無離析等,而級配則影響混合料的幾乎所有的重要特性,尤其本高速公路設計碎石粒徑較小為0 mm～14 mm,如果級配精確,可以保證瀝青混合料的各項指標處于最佳的設計工況,否則會降低路面的使用壽命。因此碎石粒徑與級配是熱拌瀝青混合料設計時首先考慮的。

2.4 顆粒形狀

碎石的顆粒形狀應為立方體,且具有至少2個以上的破碎面,而非扁薄或長形,扁平細長顆粒妨礙壓實易斷,針片狀含量對瀝青混合料的力學性能有重要的影響,在輪載的長期作用下,針片狀顆粒會進一步斷裂,斷裂面呈無瀝青粘結的狀態,從而使瀝青層強度下降。

2.5 顆粒組成的一致性

保證顆粒組成的一致性對保持混合料石料組成的一致性及其各個技術指標的一致性非常重要。“規格料不規格”是國內瀝青面層用集料面臨的一個比較突出的問題,從碎石場采購的同一規格的集料,其顆粒的組成也存在變異,各檔料組成的變異大將嚴重影響混合料級配的穩定,會對路面質量和使用壽命造成影響。

2.6 控制小于0.063 mm細顆粒的含量

集料中小于0.063 mm的細顆粒主要為泥土雜質和礦粉,泥土顆粒含量大將影響瀝青與石料的粘附性,降低瀝青路面的結構強度和瀝青路面的抗水害能力。另外,細顆粒含量的多少對于瀝青混合料體積指標和路用性能影響很大,國內規范規定粗集料中小于0.075 mm顆粒含量不大于1%,阿東西高速公路項目要求粗集料中小于0.063 mm顆粒含量要小于2%。

3 提高碎石加工質量的方法

3.1 碎石加工必須采用先進的破碎篩分設備

本項目引進國內先進的破碎篩分聯合生產設備,它由初破單元、反擊破單元、篩分單元、制砂單元等組成。生產工藝流程:一級破碎采用1臺顎式破碎機,二級破碎采用2臺并聯反擊式破碎機,二級破碎的工藝流程可分為先篩后碎開式循環系統和先碎后篩閉式循環系統,先篩后碎開式循環系統是把一級破碎的集料先經過成品篩篩分后再進二級破碎段的進料口進行破碎;先碎后篩二級破碎閉式循環系統是一級破碎機的排料全部給入二級破碎段的進料口進行破碎。本項目貝勒姆碎石場和畢邦碎石場采用第2種先碎后篩閉式循環系統。

3.2 碎石的粒徑和級配控制

碎石粒徑主要由篩孔尺寸來保證,振動篩要篩出符合規格的粒徑要受到振動篩的類型、安裝角度、篩面面積和操作條件等限制。貝勒姆碎石場振動篩篩孔尺寸選用比標準篩篩孔大一級的尺寸。

3.3 保證碎石顆粒組成的一致性

保持不同規格顆粒組成的一致性才能保證瀝青混合料石料組成的一致性,才能鋪出高質量的路面。要保持不同規格顆粒組成的一致性,首先要選擇先進的破碎篩分設備并組織工廠化生產,其次統一振動篩型號和篩孔尺寸。

3.4 針片狀顆粒含量控制

本項目碎石場采用先碎后篩二級破碎閉式循環系統,將一級顎式破碎機的排料全部給入二級反擊式破碎機,使后者的給料粒度減少,保證了較低的破碎比,使二級破碎段排料全部顆粒的形狀都得到改善。同時可把二級破碎段的排料口稍微調大,但振動篩最大篩孔與成品料的最大粒徑一致,增大返料量。有較多的返料進入破碎腔后,將使該破碎段進料的平均粒徑減小,從而減小了該破碎段的實際運行破碎比,增大了該破碎段針片狀石料重復破碎、折斷成立方體集料的幾率,重復破碎次數增加,進而使針片狀石料含量減小。針片狀隨碎石粒級變化的規律見圖1。

3.5 含泥量控制

1)清理表面覆蓋層,爆破后首先用挖掘機分檢大塊石料,對石土混合機械不能分離部分,加工10 cm×10 cm規格的篩網,用裝載機鏟料過篩進行篩分,把土塊分離出來。2)增加喂料口處石土分離器的間距,把片狀和塊狀泥土等通過傳輸皮帶排出機外。3)在反擊破碎石機和各級振動篩處安裝除塵裝置,排除碎石中的粉塵及灰塵。4)在各成品料輸送帶端口設置串筒,減少揚塵的同時,避免對場地各成品料堆再次污染。

4 結語

從生產碎石的試驗結果來看,各項生產特性指標符合法國規范要求,保證了瀝青路面用碎石質量,兩個碎石場碎石生產主要應注意:1)采用先進的碎石破碎篩分設備,統一布置合理的振動篩和篩孔尺寸。2)采用先破后篩二級閉路循環系統,增加返料措施,使針片狀含量減少。3)增加除泥塊和除塵裝置,保證集料的清潔度。4)從礦石源頭上控制石料質量,提高碎石的生產質量。

[1] XP P18-540,法國集料規范[S].

[2] 沈金安.高等級公路瀝青路面施工技術的調查和研究[J].中國公路學報,2000(8):11-14.

[3] 劉光榆.提高碎石加工質量的有效方法[J].筑路機械與施工機械化,2004(6):21-24.