基于公路瀝青面層的碎石針狀顆粒超量分析

薛 艷 霞

(太原市政工程總公司辰宇公司，山西 太原 030024)

基于公路瀝青面層的碎石針狀顆粒超量分析

薛 艷 霞

(太原市政工程總公司辰宇公司，山西 太原 030024)

闡述了混凝土瀝青面層對碎石的質量要求，介紹了碎石集料生產(chǎn)工藝的基本流程，從原材料、喂料、加工工藝等方面入手，分析了碎石針片狀顆粒含量偏高的原因，并提出了控制針狀碎石含量的有效措施，從而保證公路瀝青面層的施工質量。

碎石，針片狀顆粒，瀝青面層

0 引言

近年來我國的公路建設發(fā)展迅速，作為公路建設中的主要路面材料，碎石也是研究的一個重要材料。為了減少碎石場碎石針片狀顆粒含量，保證以后瀝青面層的施工質量，必須要對料場的料源情況、碎石加工設備情況及碎石生產(chǎn)工藝等進行調查分析。

在碎石的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中存在不少問題，比如說實際生產(chǎn)的碎石的粒徑偏粗，混合料離析的現(xiàn)象十分嚴重；針狀碎石的含量超標；原材料來源的不穩(wěn)定影響混合料級配使其經(jīng)常發(fā)生變化，石料產(chǎn)地、產(chǎn)品類別、機具設備、驗收標準等，這些都會直接的影響到路面施工與路面質量。在實際工程中，由于針狀碎石的含量超標，對工程質量造成一定的影響，因此找到針狀碎石產(chǎn)生的原因，并提出解決辦法是解決這一問題的關鍵。

1 混凝土瀝青面層對碎石的質量要求

一般來說，碎石集料主要有三種類型：一個是粗集料，一個是細集料，還有就是填料。在這些集料中最主要的就是碎石集料，它是主要的瀝青混合料成分，能夠決定瀝青公路的若干特性。特別是在高速公路建設中，對碎石的質量把關特別的嚴格。在相關的規(guī)范中，對碎石的粒徑與加工要求及其特性都有明確的定義。對碎石的質量一般有兩個主要的方面：1)料源的性能，這是由產(chǎn)地原材料決定的，比如說碎石的密實度與壓碎指標，還有瀝青的粘結程度、廢棄雜質含量高低等；2)碎石的加工特性，也就是石料加工后的級配情況，以及針片狀顆粒含量、棱角性等。

集料產(chǎn)地是材料性能的決定性因素，所以要嚴格選擇材料產(chǎn)地。經(jīng)過大量的對碎石原來的產(chǎn)地考察得知：碎石加工場宕口受客觀條件限制比較多，在宕口斷面上，一般都存在土夾層、裂隙泥土等情況，但宕口斷面的石料沒有明顯的解理面特征，形狀較為規(guī)則。開采出來的塊石大小較為均勻，直徑偏小的塊石比例較少。

2 碎石集料生產(chǎn)

通過對碎石加工廠的破碎設備和加工工藝進行考察評價,我們從現(xiàn)場了解得知，目前來說破碎所用到的破碎機為二級破碎的方式。具體流程見圖1。

3 針片狀含量偏高原因分析

在碎石加工過程中產(chǎn)生顆粒，一般來說是與礦物產(chǎn)地、機械加工能力、工藝流程等息息相關的。對其分析如下。

3.1 原材料分析

1)如果礦料巖石呈現(xiàn)出明顯的解理面形態(tài)，此解理面鍵結強度較弱，當受到應力作用時，石料常會沿著垂直應力方向或巖石本身解理面的位置破裂，并沿解理方向形成光滑而且重復出現(xiàn)的面。

當該種石料在加工當中，鄂破的擠壓作用勢必會使石料沿解理方向產(chǎn)生破裂，產(chǎn)生大量的片石。片石的產(chǎn)生使得鄂式破碎機石料內(nèi)部相互擠壓受力的有效面積減少，但是同時又增加了內(nèi)部自由空間，不利于進一步地破碎，即會產(chǎn)生大量的針片狀碎石，當這種形態(tài)的石料進入反擊破后，反擊破的沖擊作用雖然可以沿著垂直解理面位置將其破碎，但是由于這種針片狀形態(tài)的碎石過多，反擊破不足以將其全部完全破碎，即產(chǎn)出隨振動篩分級到各檔集料當中。

2)根據(jù)實際工程調查可知，石料常常呈現(xiàn)出明顯的層狀解理面形態(tài)與鱗層狀結構。不管是解理面還是層狀結構，其鍵結強度都較弱。在受到應力的作用后，石料的破碎方向一般是會沿著垂直應力方向或巖石本身解理面的位置出現(xiàn)裂縫；對于層狀結構的巖石其受力破壞情況也是如此。

圓錐破和沖擊破雖然同樣都具有整形的功能，但對于頭破后針片狀顆粒含量較多且存在弱鍵結解理面或層面的碎石，其整形效果將大打折扣，這是由巖石自身的物理特征決定的。

3.2 喂料分析

針片狀顆粒產(chǎn)生的另一個原因在于喂料口片石的清除不利。由上面的分析可知，鄂破不利于對片狀碎石的破碎。而減少破碎機喂料口片石含量即增加石料的有效破碎。

從碎石加工的喂料口來看，喂料口經(jīng)常沒有加設隔片篩，不能有效的過濾原材料中的片石，使進入鄂破的片塊石增加，不利于控制針片狀顆粒含量。

3.3 加工工藝分析

一般來說，瀝青路面加工時，碎石的加工破碎工作要用二級或者以上的方式來進行(其中至少有一級采用反擊式破碎機)。

4 案例分析

某高速公路某標段對其面層碎石進行了試破，檢測結果表明，該標段碎石加工場所產(chǎn)碎石針片狀顆粒含量超標。調查了料場的料源情況、碎石加工設備情況及碎石生產(chǎn)工藝。對該料場針片狀顆粒含量超標的原因進行了分析。

對該標段碎石料源考察發(fā)現(xiàn)：在檢查采石場宕口斷面的時候，發(fā)現(xiàn)有土夾層、裂隙泥土等現(xiàn)象存在，而且宕口斷面的石料表現(xiàn)出來的形狀一般是多呈較為規(guī)則的片塊狀。目前該標段采石場尚未爆破，塊石取料以機械摳挖為主，在挖機取料處，直徑較大的塊石比例較少，總體以較小的片塊石及碎石分布。

經(jīng)過在宕口周圍的塊石檢查得知，塊石一般都有一些隱蔽的不太規(guī)則的片狀特征存在。初步推測塊石取料時沿強度較低的層面裂開，并呈現(xiàn)出一定的梯形淺層形態(tài)。

5 技術建議

對于碎石中存在大量的針片狀顆粒的問題，主要通過下面的一些措施來進行控制含量：

1)核查料場母巖的巖性及化學成分、壓碎值、保水抗壓強度等指標，判定該母巖的可用性。

2)加強碎石加工場宕口的管理，減少破碎機喂料口片石含量，如采用機械或者人工的方式提前將準備投入喂料口的片石進行清除。

3)要經(jīng)常檢查破碎機的反擊板，在碎石的加工破碎過程中，經(jīng)常出現(xiàn)破碎機的破錘頭磨壞的情況，加工集料棱角性的修正能力也會隨之逐漸變?nèi)酰樒瑺詈孔匀浑S之提高。根據(jù)以往工程經(jīng)驗，15 000 t(7 500 m3)就應該更換反擊板和錘頭，對于強度較高的碎石，應視具體情況提高反擊板和錘頭的更換頻率。

4)一定要保持破碎機供料的穩(wěn)定性能與連續(xù)性能，不管是用什么樣的破碎機，如果供料不穩(wěn)定，就會出現(xiàn)大量的碎石，只有連續(xù)穩(wěn)定的為破碎機供料，才能保證破碎機內(nèi)部的碎石能夠有充分的相互擠壓。

5)重復破碎是減少石料針片狀顆粒含量的有效方法，當針片狀顆粒產(chǎn)生之后，將其集料再一次破碎是減少針片狀顆粒含量的有效方法。因為針片狀石料生產(chǎn)后其針片狀處、薄片處是受力后最容易破碎和折斷的地方，從幾率的研究中發(fā)現(xiàn)，越是受復雜運動，不規(guī)則受力，其變成合格的石料機會越多。利用反擊破碎機將超標的4.75 mm～9.5 mm或4.75 mm～19.0 mm粒級石料再一次破碎后，一般針片狀顆粒含量會降低3%～6%。

6)在碎石加工區(qū)域設置一個反擊式破碎機或沖擊式破碎機，對存在片狀碎石的不合格產(chǎn)品展開二次整形；原有的破碎模式重新調整為：顎式破碎機+雙鄂破碎機+反擊式破碎機+反擊式破碎機(或沖擊式破碎機)四級破碎，或者考慮經(jīng)濟、適用性改為：顎式破碎機+反擊式破碎機+反擊式破碎機(或沖擊式破碎機)三級破碎。

6 結語

雖然說針狀顆粒含量超量的原因有很多的因素，它與機械選擇和生產(chǎn)流程有關，不過最主要的是與原材料的產(chǎn)地，也就是材料本身的一些物理特征密切相關。喂料口設置隔片篩僅僅是控制進入破碎設備的片塊石及泥土含量，減少破碎設備對不利于破碎成為合格石料的負荷，從而控制整體的碎石質量。

[1] 陳 實.珠江三角洲地區(qū)花崗巖瀝青混凝土應用研究[D].西安：長安大學,2008.

[2] 林曉東.邵三高速公路瀝青砼面層碎石質量控制技術[J].廈門理工學院學報,2007(4):26-29.

[3] 劉光榆.提高瀝青路面碎石加工質量的方法[J].筑路機械與施工機械化,2007(10):23-24.

On overfilling analysis of gravel needle-shaped particles based on asphalt pavement of roads

Xue Yanxia

(ChenyuCompany,TaiyuanMunicipalEngineeringCompany,Taiyuan030024,China)

The paper illustrates the quality demands for the concrete asphalt layer on the gravels,introduces the basic procedure for the manufacturing of the gravel materials,and analyzes the reasons for the higher contents of the needle-shaped particles in gravels,and points out the effective measures to control the particles contents,so as to ensure the construction quality of the asphalt pavement of roads.

gravel,needle-shaped particle,asphalt pavement

2015-10-15

薛艷霞(1978- )，女，工程師

1009-6825(2015)36-0156-02

U415.12 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A