用于路面基層中的機軋河灘料的加工工藝研究

趙洲清

（云南省公路科學技術研究院，云南 昆明 650051 ）

1 前言

河灘料的石料品種組成多樣包括漂石、卵石、礫石、砂、粉(粘、膠)粒等，其形狀、粒徑、力學性能各異。為了保證機軋河灘料碎石質量，河灘料的原料選擇很關鍵。在選擇河灘料原料時要求粒徑盡可能大一些，避免碎石中含有過多的粒徑較小的渾圓狀顆粒。因為如果河灘料粒徑過小，進入碎石生產線后很難被破碎，會導致最終碎石的棱角性不滿足要求。而要得到符合要求的河灘料，就必須選擇合適的破碎機進行破碎。一方面，根據項目中碎石使用量的需求來選擇相應生產能力的破碎機，另一方面，根據工程的質量要求和石料來源的特點結合破碎機的破碎效果，來選擇具有相應破碎機理的破碎機。

本文針對河灘料原料的技術指標和檢測方法進行了闡述，重點對河灘料的加工工藝進行研究，包括：破碎工藝流程的設計、破碎設備的選擇，破碎機以及篩分機的選擇。

2 河灘料集料技術指標及檢測方法

河灘料是由天然砂礫經過常年的水流沖刷和運輸形成的。因缺少人為加工，河灘料的粒徑大小各異，并且各個河段或位置的河灘料粒徑組成差異較大。因此要選定那些滿足路用性能要求的石料就要采取一定的方法，可以選定合適的實驗來檢驗該河灘料的各項指標是否滿足要求。根據集料的檢測指標要求結合河灘料的獨特屬性，提出河灘料的檢測指標及其所采用的方法。

表1 河灘料的檢測指標

指標1：粒徑分布。對河灘料樣品進行粒徑分析實驗，確定篩分實驗結果是否在公路路面基層施工技術規范所規定的范圍之內。

指標2：密度和吸水率。河灘料的密度及吸水率直接影響到配合比的設計結果和混合料的路用性能。在密度試驗之前需先區分河灘料的粗細情況，才能選擇到相應的密度檢測方法，根據公路工程集料試驗規程來進行密度的檢測，看結果是否滿足國標對路用集料的質量要求。

指標3：含泥量。因為河灘料的產地特點，需進行含泥量試驗。在含泥量試驗之前需先將河灘料分成粗細兩部分，分別檢測含泥量的值。

指標4：塑性指數。河灘料的液塑性指數的測定選用細集料進行試驗，具體試驗方法依據公路土工試驗規程進行。試驗后判定細集料是否能夠滿足公路路面基層施工規范的技術要求。

指標5：壓碎值。壓碎值對于路面強度的貢獻很關鍵，是重要的控制指標。對于粗集料的壓碎值試驗，公路工程集料試驗規程對于試樣材料的粒徑做了明確的規定。鑒于河灘料未加工之前成分和級配組成復雜的特點，本文認為有必要選取不同粒徑范圍的集料進行試驗。通過非標準試驗測定該河灘料的壓碎值是否能夠滿足國家規范對于路面基層、面層用粗集料強度要求。

指標6：針片狀顆粒含量。河灘料該指標的要求可參照公路瀝青路面施工技術規范的要求進行，其對用于粗集料針片狀顆粒含量有明確規定。

3 破碎工藝流程的選擇

本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統組合，即簡單往復篩破碎系統和圓振動篩破碎系統。其流程如圖1 所示：

圖1 河灘料生產流程圖

河灘料加工工藝包括兩個核心環節，一個是“預篩分”環節，作用包含三個方面：

去除天然河灘料中的雜質、污物，起到初級除塵去污的作用；

2）得到粒徑滿足要求的初級河灘料。初級河灘料的使用須視情況而定，必要時須進行二次破碎和篩分；

3）得到用于二次破碎的母材，對于天然河灘料中的超粒徑碎石，作為二次加工的母材使用，用于生產破碎河灘料；

另一個是“二次破碎”環節。此環節針對篩分后篩面留下的超粒徑石料，選擇合適的破碎設備進行二次破碎。根據石料的產量需求來選擇破碎機的型號，根據設計要求的集料規格來配置振動篩的篩孔尺寸。

4 河灘料破碎設備的選擇

破碎系統是碎石生產線的主要裝備，它由控制器、給料機、反擊式破碎機、輸送設備、兩套振動篩等裝配而成。完整的生產線還需配備裝載機和運輸車。其中，反擊式破碎機是該系統中的比較關鍵的設備。

根據河灘料特性，河灘料原材料大部分粒徑小于500mm，且含有大量的渾圓狀顆粒，棱角性較差。因此，可以將預篩分過后的河灘料粗集料直接投入反擊式破碎機進行破碎，而不需要進行初步破碎（無需鄂式破碎機）。反擊式破碎機適用于用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料，破碎出的石料形狀接近立方體、大小均勻，針片狀含量不高。反擊式破碎機的數量和型號可結合成本控制，根據工程需求和產量來選擇，其中，數量可選擇一至兩臺。計算一臺反擊式破碎機是否滿足工程需要的方法：若正常工作時生產能力為80t/h，按每天工作15 小時、每月有效工作日為22 天來計算，每月可以破碎集料80×15×22＝26400t，五個月能生產18 萬噸。

5 采用合理的破碎篩分工藝

本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統組合，即簡單往復篩破碎系統和圓振動篩破碎系統。在這兩套破碎系統中，與常規的破碎不同之處在于多了一套預篩分設備，少了一套初步破碎設備。這是由于河灘料與普通巖石相比，本身粒徑比較小，細料比較多，所以不必進行初步破碎，而期間夾雜的小于30mm 的集料可以提前篩除，不必進入破碎機。

因此，采用預篩可以大大提高產量，避免細料阻塞破碎機。由于河灘料較為潮濕，預篩分時可適當灑水，避免篩孔堵塞。此外，預篩分不僅可以大大提高河灘料生產效率，還可以去除河灘料中的污物和雜質，對于控制河灘料成品質量起到至關重要的作用。

6 設置適當的振動篩

云南省內常用的振動篩主要有圓振動篩和簡單往復篩兩種，河灘料軋制中，兩種篩分設備均可選擇。圓振動篩宜配置方孔篩，往復篩宜配置圓孔篩。

根據破碎機的產量和破碎石料粒徑大小，選用配套的篩分機。篩面采用金屬絲編織而成，由于金屬絲自身的屬性，不容易粘附石屑，可以提高篩分機的工作效率。篩面的傾角一般在5～15°，根據集料的規格要求，篩面可分三到四層不等。要軋制水泥穩定碎石用集料，其篩孔（方孔篩）尺寸要根據混合料中礦料級配通過率和規范中集料單級配要求而定，選擇合適的篩孔尺寸很關鍵。本文建議把集料分為4 檔，分別為：1#料（20-30mm）、2#料（10-20mm）、3#料（5-10mm）、4#料（0-5mm），對應的篩網尺寸分別為：32mm，22mm，12mm，7mm。

如果加工出來的四種不同規格的集料，單級配不符合要求，或按一定比例摻配不能滿足設計的要求，就要調整篩孔尺寸的大小，直到滿足要求為止。

篩孔的確定還要考慮的破碎和使用的均衡性，也就是各種規格的破碎料的產量比例要與生產混合料時所使用的比例相接近，否則有的規格集料出現剩余，有的不夠用，發生比例失調現象，對生產和經濟效益都不利。

7 小結

本文針對河灘料品種組成多樣的特點，對其原材料的技術指標和檢測方法進行了探討，包括密度、吸水率、含泥量、塑性指數的指標。重點對河灘料的加工工藝進行研究，包含破碎工藝流程的選擇、河灘料破碎工藝的選擇、破碎設備的選擇，對于破碎篩分工藝以及振動篩的設置也進行了詳細的探討。推薦兩套常用的河灘料破碎系統組合，即簡單往復篩破碎系統和圓振動篩破碎系統；推薦采用反擊式破碎機用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料；建議根據破碎機的產量和破碎石料粒徑大小，選用配套的篩分機。