淺析公路用砂石骨料生產(chǎn)技術(shù)

  骨料是混合料承載的基礎，混合料鋪設壓實后能否達到應有質(zhì)量、承載能力、設計壽命與骨料本身質(zhì)量有直接關(guān)系。在混合料設計階段，通過大量的取樣、試驗所取得的級配數(shù)據(jù)在生產(chǎn)中有許多因素使其發(fā)生變化，與設計結(jié)果出現(xiàn)偏差，有時可能帶來不良的后果。因此施工中要時刻注意材料質(zhì)量、粒徑分布、含水量等值的變化，調(diào)整施工工藝，盡量彌補因材料變化帶來的不良影響，同時嚴把進料關(guān)，有條件時應盡量自己建立材料加工廠，以保證材料質(zhì)量的穩(wěn)定。

  材料特性對施工及路面質(zhì)量的影響

  粗集料顆粒形狀路面在使用中要抵抗車輛輪胎施加的各種推力、剪切力和沖擊力，骨料相互嵌鎖作用及相互摩擦力是抵抗推移、保證穩(wěn)定性的關(guān)鍵。無規(guī)則、帶棱角的多邊形立方體骨料具有很好的鎖緊性及穩(wěn)定性，因此，骨料中要盡量減少針片狀材料的含量。骨料粒形好，不僅有利于路面結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性，而且有利于生產(chǎn)施工中的拌易性、混合料的攤鋪性能及壓實性能，同時材料的粒形很重要，在材料加工中要選擇合理的加工工藝，加工出理想的材料。

  粒料的表面紋理通過沖擊力將材料尺寸減小加工法生產(chǎn)的粒料，在其斷裂面上留下石料自然的紋理，凸凹粗糙。而通過擠壓力破碎的石料在斷裂時，斷裂面又進一步滑移，使石料自然紋理破壞。石料的表面紋理能增大骨料間的摩擦系數(shù)，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時表面粗糙的骨料更有利于瀝青的裹覆，使骨料表面形成均勻的瀝青膜，有利于瀝青混凝土的質(zhì)量。

  吸水率石料的吸水率是集料孔隙率和質(zhì)量的一個重要指標，集料吸水率過大，則含水量大，給烘干帶來困難，如果在拌和生產(chǎn)過程不調(diào)整生產(chǎn)工藝，就要出問題。冷粒料通過級配機進入烘干筒，靠燃氣升溫烘干，其過程時間不到3min，這么短的時間無法將石料中過多的水份烘出，石料溫度低，拌和站自動控制系統(tǒng)調(diào)整主燃燒器的輸出，加大火力，增加能耗。實驗得出含水量每提高1%，燃油能耗提高10%。由于料在烘干筒內(nèi)停留的時間有限，不可能將石料內(nèi)部水份全部烘干，這樣拌制出的瀝青混合料因含水量大而變軟，混合料溫降快，給攤鋪和壓實帶來困難，很難保證平整度、壓實度，路面質(zhì)量難以保證。為解決這一問題，應盡量不用吸水率大的材料，若不得不用，就應采取措施，調(diào)整烘干筒角度，延長石料在烘干筒中滯留時間，同時減少拌和機的產(chǎn)量。最好再設置一臺烘干筒使材料能夠得到預先烘干，另外料的存放要有良好的排水、防雨設施。由于石料的孔隙率較大，對瀝青的吸收能力較大，若在瀝青用量上不給予補償，拌制出的混合料極干有時甚至還會出現(xiàn)白料。實驗表明，石料吸收瀝青的能力一般為吸水能力的70%左右，因此在試拌中要找出較佳的瀝青用量。吸水率較大的石料與瀝青的粘結(jié)性較差，為提高石料與瀝青的結(jié)合力，若加入4%的抗剝劑，能提高粘附性等級。

  集料粒徑分布一致性對混凝土的影響

  一般瀝青混凝土的粗集料通常有2～3種，目前我國大型工程對料的需求量很大，大都是在當?shù)睾芏嗔蠄鍪樟希瑐涫系脑O備，篩網(wǎng)規(guī)格不同，粒料質(zhì)量參差不齊，因此，同規(guī)格的粒料內(nèi)部粒徑分布情況肯定不同，雖然拌和機有篩網(wǎng)進行篩分，但無法保證每一熱料倉中粒徑分布穩(wěn)定，有時相差會很大。這就造成瀝青混凝土礦料級配組成發(fā)生變化，導致瀝青混凝土各項指標變異性大，影響瀝青混凝土面層的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用壽命。因此為了保證路面結(jié)構(gòu)材料顆粒組成的一致性，最好是自己建料場，國內(nèi)許多工程也進行了這方面的試驗，經(jīng)驗證明，統(tǒng)一砸石機的型號及篩網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸，統(tǒng)一供料對保證瀝青混凝土質(zhì)量很重要。如果自己沒有建石料廠的條件，也應給料場規(guī)定篩網(wǎng)規(guī)格，作為定購材料的前提條件，同時加強收料的檢驗工作。[Page]

  碎石場的設置認真對待石料的生產(chǎn)，關(guān)系到整個工程的質(zhì)量、壽命，是質(zhì)量大計的第一環(huán)節(jié)。國內(nèi)許多業(yè)主單位，為提高工程質(zhì)量，都自己設立石料加工廠。目前石料生產(chǎn)技術(shù)日益完善，國外許多生產(chǎn)商也將產(chǎn)品介紹到中國市場，這些都有利于我國生產(chǎn)廠家吸收先進技術(shù)，生產(chǎn)出高水平的石料設備目前常用的石料生產(chǎn)設備有：顎式碎石機，旋回式碎石機，圓錐式碎石機，輥式碎石機，反擊式碎石機，錘式碎石機以及近兩年在我國出現(xiàn)的技術(shù)先進的巴馬克“石打石”立軸式?jīng)_擊式破碎機。

  （1）顎式碎石機結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維修方便，但它是靠擠壓力減小石料尺寸，因此生產(chǎn)出的成品石料針片狀含量較大，其產(chǎn)品作為最終路用材料，顯然不利于質(zhì)量，因此，一般常用于粗碎和中碎作業(yè)。

  （2）旋回式碎石機具有破碎比大，生產(chǎn)率高，產(chǎn)品粒度均勻，但由于其破碎力為擠壓力，因此石料中針片狀含量較高。

  （3）圓錐式碎石機在公路石料加工中應用較廣，主要用于中碎與細碎，具有結(jié)構(gòu)可靠，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，生產(chǎn)率高，破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻等優(yōu)點，但是圓錐式碎石機也是通過擠壓力來減小石料尺寸的，因此只有靠近排料口尺寸的顆粒粒形較好，如開口為20mm時，一般15～25mm料粒形較好，而5～15mm、3～5mm粒形就差，而且石渣料難以利用。

  （4）反擊式碎石機是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子板錘沖擊石料，使其破碎。碎的石料又以很大的動能沖向前反擊板，經(jīng)撞擊而破碎，當其反彈至板錘回轉(zhuǎn)半徑以內(nèi)時，再次受到?jīng)_擊破碎，同時被粉碎的石料又以高速沖向后反擊板得到進一步破碎。當粉碎后的石料小于反擊板下部襯板與板錘回轉(zhuǎn)半徑之間的間隙時，即被作為產(chǎn)品排出?？梢姺磽羰狡扑闄C是靠沖擊力來減小石料尺寸的，因此可以得到較好的粒形。該設備在公路石料加工中也有較多應用，但由于能耗較大，破碎面層硬度較高的石料時，其錘頭、反擊板襯板磨損較快，使用成本較高。

  （5）巴馬克“石打石”立軸沖擊式破碎機具有一立軸，一具有巖石內(nèi)襯的轉(zhuǎn)盤與立軸一起高速旋轉(zhuǎn)，該機機殼為無襯板，而是填滿石料作為巖石內(nèi)襯的殼體，因此在破碎過程中，石料的沖擊不均性是在石料間進行，大大減少耐磨材料的消耗及維修時間。“石打石”碎石機工作原理如圖1所示。石料從機器頂部進入轉(zhuǎn)盤內(nèi)被加速到85m/s的速度后甩進碎石機殼內(nèi)與填滿巖石的內(nèi)襯相撞，另一部分石料按控制的流量以傘狀瀉入機殼內(nèi)并與轉(zhuǎn)盤甩出高速旋轉(zhuǎn)的石料顆粒云相遇，開始發(fā)生碰撞和能量轉(zhuǎn)換的連鎖反應。在石料間產(chǎn)生強烈的沖擊力，導致顆粒迅速減小最后失去速度而脫離顆粒云排出機器，這種碎石機的好處在于實現(xiàn)真正的“石打石”，使石料粒形好，破碎比大，生產(chǎn)效率高而能耗與耗材相對其它沖擊式碎石機要小得多。

  國產(chǎn)路面碎石場現(xiàn)狀

  目前，國產(chǎn)設備在吸收國外先進技術(shù)后，具有較大進步，在許多施工中具有較好的表現(xiàn)，但大多由于材料技術(shù)，導致落后于國際上先進水平，同時還存在運行成本較高，可靠性不如國外品牌。全套使用進口設備，雖然在可靠性、材料質(zhì)量、運行成本等方面優(yōu)于國內(nèi)產(chǎn)品，但一次性投資較大，為了解決這方面的矛盾，將國產(chǎn)設備與進口關(guān)鍵設備合理組合，便能夠形成較好的生產(chǎn)。較佳的方案為：一破用國產(chǎn)顎式破碎機，將500mm的石料破碎至130mm以下；二破用圓錐破碎機（國產(chǎn)、進口均可），將130mm的石料破碎至40mm以下；三破使用進口“石打石”反擊破碎機，將石料破碎至最終產(chǎn)品即20～50mm，5～10mm，3～5mm即可。該組合的優(yōu)點在于最后的產(chǎn)品粒形好，特別是3～5mm和石渣均可利用，另外減少了耐磨材料的更換，大大降低了生產(chǎn)成本。