高速公路瀝青面層用集料加工質(zhì)量控制

李國標(biāo) 賴燦榮

1 概述

隨著高速公路的不斷發(fā)展，長期以來，我國瀝青路面的施工質(zhì)量和耐久性總是落后于發(fā)達(dá)國家。然而，當(dāng)前國內(nèi)瀝青路面施工所用的攪拌、運(yùn)輸、攤鋪和輾壓設(shè)備，都是國際通用的，高速公路所用的瀝青也普遍采用進(jìn)口的，所以我們與先進(jìn)國家的差距不在這些方面。主要差距是在施工工藝，特別是集料加工技術(shù)、加工設(shè)備和質(zhì)量控制方面。

2 石場的選材分析和生產(chǎn)加工要求

2.1 母巖的選材分析

瀝青面層用集料有粗集料和細(xì)集料。高速公路用粗集料包括碎石、破碎礫石和鋼渣等;高速公路用細(xì)集料包括天然砂、機(jī)制砂和石屑等。都必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場或采砂場生產(chǎn)。

在選擇石場時(shí)，宜根據(jù)以上指標(biāo)擇優(yōu)選擇，石場石料的資源特性對(duì)集料的質(zhì)量起決定性作用。在瀝青路面用礦料進(jìn)行選擇時(shí)，集料的認(rèn)同特性可以通過對(duì)加工設(shè)備的合理配置和生產(chǎn)工藝的調(diào)整來滿足瀝青混合料的設(shè)計(jì)要求。而集料的資源特性則只能通過對(duì)區(qū)域內(nèi)巖石的化學(xué)成分分析、物理指標(biāo)檢測、混合料性能設(shè)計(jì)要求等綜合指標(biāo)考慮進(jìn)行合理選擇。

2.2 石場生產(chǎn)線的確定

封開石場巖性經(jīng)檢測為輝綠巖，礦石抗壓強(qiáng)度平均值達(dá)157.3MPa，堅(jiān)硬致密。根據(jù)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，石場領(lǐng)導(dǎo)人員決定采用一條三級(jí)破碎的生產(chǎn)線，為900×1200破鄂式破碎機(jī)→1750圓錐機(jī)→1750圓錐機(jī)→1315反擊破碎機(jī)，通過巴馬克整形機(jī)進(jìn)行整形，生產(chǎn)線均裝有除塵設(shè)備。

3 瀝青面層用集料規(guī)格要求和加工控制指標(biāo)

為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)集料，必須明確集料加工的監(jiān)控指標(biāo)。雖然規(guī)范對(duì)每種規(guī)格集料規(guī)定了多個(gè)篩孔的通過率的范圍，但對(duì)粗集料只有一個(gè)篩孔的通過率起關(guān)鍵作用。從規(guī)范S7到 S16，各種規(guī)格集料實(shí)際上都是一種混合料，各有一個(gè)公稱最大粒徑，每種規(guī)格集料在其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔的通過率，在級(jí)配控制中起著關(guān)鍵作用，故應(yīng)作為集料加工的監(jiān)控指標(biāo)。但對(duì)細(xì)集料規(guī)格 S15和S16則還要監(jiān)控1.18mm，0.6mm，0.075mm篩孔的通過率。從S7到 S15這 9種規(guī)格集料，在其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔的通過率均為90%～100%，其平均值為95%。唯有S16例外，其平均值為90%。因此，對(duì)前9種規(guī)格，可以用 95%作為監(jiān)控指標(biāo)的目標(biāo)值，對(duì)S16則以90%作為目標(biāo)值。

4 瀝青路面用混合料類型與集料規(guī)格的關(guān)系

4.1 混合料類型與集料規(guī)格的控制

集料首先要講究規(guī)格，JTG F40-2004瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定了 14種粗集料規(guī)格和 2種細(xì)集料規(guī)格，規(guī)范并沒有交代用什么樣的篩孔才能準(zhǔn)確加工出這些規(guī)格集料。雖然它對(duì)每種規(guī)格集料規(guī)定了公稱粒徑范圍，其中個(gè)別規(guī)格可以按照表示公稱粒徑范圍的兩個(gè)篩孔加工該檔集料以外，其余規(guī)格均不能這樣做。例如S10的公稱粒徑范圍是10/15，但是用 10mm和15mm兩個(gè)篩孔難以加工出符合 S10要求的集料。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，是路面施工質(zhì)量監(jiān)控的重要準(zhǔn)則，必須嚴(yán)格要求。

4.2 集料的粉塵控制

生產(chǎn)集料除了要控制好級(jí)配，還要控制集料的粉塵。除塵部分主要采用箱式除塵和水洗相結(jié)合的方式。首先，在生產(chǎn)線上安裝一臺(tái)擴(kuò)張式箱式XM 200電子脈沖袋式二級(jí)吸塵除塵凈化設(shè)備，擴(kuò)張式除塵器的進(jìn)氣口通過管道與破碎除塵凈化設(shè)備，擴(kuò)張式除塵器的進(jìn)氣口通過管道與破碎除塵點(diǎn)相連，含塵氣的氣體由此吸入除塵器，初級(jí)凈化的氣體經(jīng)下通道進(jìn)入袋式除塵器凈化室進(jìn)行進(jìn)一步凈化，凈化后的氣體經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)直接排入大氣。在破碎機(jī)口和振動(dòng)篩系統(tǒng)處安裝吸塵點(diǎn)，破碎機(jī)處采用后向直吸式，使破碎機(jī)出料口的石料所含粉塵在除塵器口處的高速氣流作用下減少60%以上，從而緩解了大量微細(xì)粉塵隨石料進(jìn)入振動(dòng)篩系統(tǒng)。在振動(dòng)篩處采用軟性玻璃鋼防塵罩和橡皮封條把振動(dòng)篩密封，控制粉塵外泄，用四個(gè)吸點(diǎn)進(jìn)行負(fù)壓式吸塵和凈化處理。對(duì)除塵器的收塵器濾袋，根據(jù)生產(chǎn)量定期進(jìn)行清灰處理，保證集料除塵效果。水洗裝置安裝在振動(dòng)篩系統(tǒng)處，相當(dāng)于二級(jí)除塵，主要是確保粗集料中小于 0.075含量滿足規(guī)范要求，該設(shè)施水源主要來自附近的水源，通過抽水機(jī)把水輸送到振動(dòng)篩網(wǎng)上，篩網(wǎng)共 2層，每層均設(shè)置兩排可控噴水裝置，生產(chǎn)過程不間斷噴水，沖洗碎石表面粉塵。清洗水由導(dǎo)流管進(jìn)入兩級(jí)沉淀池中，經(jīng)沉淀的水回流使用，既環(huán)保又能保證足夠的水量。

5 瀝青面層用集料的標(biāo)準(zhǔn)篩和集料加工用篩孔的關(guān)系

5.1 確定集料的加工篩網(wǎng)孔徑

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。篩孔尺寸的選定是關(guān)鍵因素，一旦篩網(wǎng)裝上，只有上述兩個(gè)間隙可以調(diào)整，其他因素都難以改變。所以集料加工的關(guān)鍵技術(shù)是選定篩孔組合和調(diào)試反擊板與板錘之間的間隙。

集料加工用方孔篩的篩孔(即標(biāo)準(zhǔn)化篩孔)尺寸(見表1)。用一對(duì)指定的加工用篩孔，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)配符合要求的規(guī)格集料。

表1 控制的標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔與加工用篩孔的關(guān)系表 mm

5.2 篩網(wǎng)控制和集料加工過程破碎機(jī)的調(diào)試

在生產(chǎn)集料加工過程中，還應(yīng)注意其他一些問題。首先購買篩網(wǎng)時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢驗(yàn)篩孔的實(shí)際尺寸，不符合要求的不要購買。其次是要認(rèn)真調(diào)試反擊破碎機(jī)上兩個(gè)破碎腔的反擊板與板錘之間的間隙，使公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔的通過率接近上述監(jiān)控指標(biāo)目標(biāo)值。最后是不可隨便改變已確定的標(biāo)準(zhǔn)化篩孔尺寸。注意加強(qiáng)破碎機(jī)的調(diào)試。將反擊式破碎機(jī)的反擊板與板錘之間的間隙距離調(diào)試準(zhǔn)確，是加工合格集料的必要步驟，但是在以往沒有引起人們足夠重視，在這個(gè)環(huán)節(jié)上常常是失控的，這成為集料加工合格率低的兩個(gè)主要原因之一。

5.3 集料加工過程質(zhì)量控制結(jié)果

佛開大修同時(shí)加工 5種規(guī)格集料時(shí)所遇到的情況。同時(shí)加工AC-25和AC-20混合料所需的集料時(shí)的調(diào)試情況，在生產(chǎn)流水線上安裝了除塵設(shè)備，生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行了四次調(diào)試，第一次的結(jié)果，S8，S9和 S16 3種規(guī)格達(dá)到監(jiān)控指標(biāo)的要求，是合格的，但S12和S14不合格，粒徑偏粗，表明破碎機(jī)破碎腔的反擊板與板錘之間的間隙偏大，應(yīng)調(diào)小。經(jīng)過調(diào)整后，第二次的結(jié)果表明，S12變得合格了，但 S14仍然不合格，還是偏粗了一些，說明破碎機(jī)調(diào)整并未到位。第三次的結(jié)果，5種規(guī)格都合格了。

為了檢查加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，在經(jīng)過幾周時(shí)間正式生產(chǎn)后，第四次抽檢的結(jié)果證明加工質(zhì)量比較穩(wěn)定，第四次和第三次結(jié)果比較，5種規(guī)格分別在其公稱最大粒徑對(duì)應(yīng)篩孔，即控制篩孔通過率的偏差均值僅為 1個(gè)百分點(diǎn)。至此，該石場加工出來的集料符合規(guī)范要求，結(jié)果獲得了成功，這就證實(shí)了前面所做的原理分析是正確的，表明按該加工技術(shù)質(zhì)量控制能保證生產(chǎn)出合格的瀝青面層用集料。

6 結(jié)語

集料加工質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果，證明了上述各項(xiàng)措施的正常性，集料加工質(zhì)量的配比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果，證明了直接控制混合料級(jí)配線上幾個(gè)關(guān)鍵篩孔的通過率，即可控制住整條級(jí)配曲線。在該項(xiàng)目33 km的施工實(shí)踐表明，該石場加工出來的集料，其級(jí)配變異性極小，合格率很高，十分顯著地減少了路面離析、透水現(xiàn)象，均勻性顯著提高。在混合料生產(chǎn)上，拌和樓溢料、等料現(xiàn)象顯著減小，燃料消耗降低，生產(chǎn)率提高，成本降低，施工單位還可以從準(zhǔn)確掌握集料加工的數(shù)量和減少廢料中得到好處。

配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量和路面施工質(zhì)量均證明，推廣該石場的成功經(jīng)驗(yàn)可以使我國瀝青路面的工程質(zhì)量得到改善，降低維修費(fèi)用，延長路面壽命，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，供其他公路建設(shè)參考應(yīng)用。

[1] JTG D 50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 廣東省交通運(yùn)輸廳.廣東省高等級(jí)公路瀝青路面施工技術(shù)指南[Z].2010.

[4] 李偉勇.瀝青路面施工技術(shù)淺談[J].山西建筑，2009，35 (23):312-313.