瀝青路面集料加工質量控制分析

黎惠瑩，馮中敏，袁 嬌，羅正斌

1.東華理工大學土木與建筑工程學院，江西 南昌 330013；2.江西省交通科學研究院，江西 南昌 330200

1 瀝青混合料用集料現狀

目前，普遍認為瀝青路面的性能主要依賴于占混合料6%左右的瀝青粘結料的性能，采用改性瀝青甚至進口改性瀝青能保證瀝青路面工程質量［1］。而在瀝青混合料中，集料質量占到總質量的90%以上，是瀝青混合料的核心骨架［2］。集料是瀝青混合料最主要的組成成分之一，對混合料的各項性能影響十分顯著，直接影響著整個路面工程的質量和路面的使用壽命。

集料是瀝青路面工程中消耗最大的材料，遠距離運輸會大幅增加運輸費用，從而增加建設成本。所以，路面項目都是委托當地石場生產所用集料，這也使得集料的質量受到了地方石場的限制。而我省地方集料加工廠大多以小規模為主，生產方式單一、集料加工設備相對落后，生產出的集料成品普遍存在針片狀含量高、粉塵含量不合格等問題。因此，為適應我省高速公路建設需要，應優化集料加工工藝，建立標準化集料加工流程，規范集料加工工藝，及時控制集料質量。

2 目前我省主要的集料加工設備

2.1 破碎設備

表1 破碎設備工作原理及特點

高速公路瀝青面層用集料的破碎工藝設備為：鄂式破碎機、圓錐破碎機、反擊破碎機、沖擊破碎機［2］，工作原理及特點見表1。

2.2 篩分設備

石料經破碎機破碎后形成的集料成品排出后需要用篩分設備進行規格分級，而篩分設備可分為固定篩、圓筒篩、振動篩三種，其優勢特點見表2。

表2 篩分設備種類及其優勢特點

2.3 除塵設備

目前常用的除塵設備主要有布袋式除塵、旋風式除塵、靜電除塵和水洗法除塵四種，優勢特點見表3。

表3 除塵設備優勢特點

3 集料加工流程及質量控制

石料在石場中經破碎、篩分等加工環節后輸出為所需要的集料成品。反映集料質量的主要技術指標按其性質可以分為資源特性和加工特性［4］。資源特性在綜合考慮產地和成本的基礎上，擇優選擇符合條件的巖石種類即可。加工特性主要受集料加工流程及質量控制的影響。

3.1 加工流程

加工流程可分為僅用一直破碎設備對集料進行破碎的單級破碎流程和二級及以上的破碎程序，采用多種破碎設備對石料進行破碎的多級破碎。單級破碎流程單一，集料在破碎過程中沒有得到充分規整，生產出來的集料質量通常不達標。多級破碎生產出的理想的集料規格是接近立方體形狀，針片狀含量較少，抽樣其針片狀含量目標值要求小于10%，低于單級破碎的集料［5］。

3.1.1 江西省采石場加工工藝分析

對江西省高速公路瀝青路面用集料采石場加工工藝進行調研，結果見表4。

表4 瀝青路面用集料采石場調查結果

由表4 可知，樂平市勝達采石場設有小功率除塵機，但效果較差，現場揚塵嚴重，集料生產線出料口處粉料與集料混雜情況嚴重，粗集料污染嚴重。上高縣瀾陽采石場和德安縣吉發采石場均采用水洗法除塵，但上高縣瀾陽采石場集料水洗工藝水源來自蓄水池，但蓄水量較小，正常生產時不能確保水量供應，污水未經過沉淀后重復利用；德安縣吉發采石場集料生產線添加了較為完善的水洗工藝，水洗設備安置于振動篩頂部，除塵效果較好。

3.1.2 集料加工工藝的改進

在對江西省為高速公路瀝青路面供應集料的采石場分析發現，以現有集料加工工藝生產出的集料顆粒幾何形狀差、針片狀含量高等情況，而且在堆料時不設置隔離措施使得成品料出現串料現象。故需要在現有的二級、三級破碎工藝的基礎上對集料加工工藝進行改進，提出適合江西省的二級、三級標準化加工流程。

經過大量工程應用對比，最終選擇布袋式除塵器作為標準化加工的除塵設備，在反擊破碎機之前和振動篩皮帶出口處個布置一個布袋式除塵器，保證排出的成品規格料保持潔凈。二級標準化加工流程為：喂料機→鄂式破碎機→50mm 篩孔振動篩→（+布袋式除塵器）反擊式破碎機→振篩機（布袋式除塵器）→集料成品（如圖1）。三級標準化加工流程為：喂料機→鄂式破碎機→50mm 篩孔振動篩→圓錐破碎機→（+布袋式除塵器）反擊式破碎機→振篩機（布袋式除塵器）→集料成品。（如圖2）

圖1 二級標準化集料加工工藝流程

圖2 三級標準化集料加工工藝流程

3.2 質量控制

3.2.1 級配控制

成品規格料級配不合格將嚴重影響瀝青混合料的穩定性，從而影響瀝青路面工程質量。為此，應嚴格控制集料級配，現采取如下措施對瀝青路面用集料各檔集料的級配進行控制：

（1）對我省生產瀝青路面集料用的篩面進行統一標準，按規范規定各檔集料級配篩孔尺寸，以減小各集料加工廠生產出的集料的變異性。定期檢查振動篩皮帶出口處集料成品，對規格料進行篩分分析，若級配出現異常，及時找出原因并進行調整，直到生產出的集料符合標準。

（2）在集料生產過程中，要保證喂料機給顎式破碎機喂料的穩定性，從而保證集料加工流程的順暢。如果喂料機不能穩定給顎式破碎機喂料，將影響到振動篩的給料流量，從而影響各規格集料成品級配穩定，會造成各檔集料變粗。

3.2.2 針片狀含量控制

潔凈、表面粗糙、呈立方體的集料更有利于瀝青混合料的配合比設計、混合料總體骨架嵌擠及總體性能［6］。針片狀集料在瀝青混合料中抵抗外部荷載能力較低，外力作用下極易斷裂、破壞，導致破碎率變大，而破碎率對于瀝青混合料的疲勞性能、水穩定性和空隙率都有較大影響［7］。而集料針片狀含量除受石料破碎方式影響，還受各階段破碎比的影響，階段破碎比越大，針片狀含量也隨之最大。要控制集料針片狀含量，除了要按推薦的標準加工工藝流程加工外，還要在總破碎比不變的情況下控制各級破碎的破碎比盡可能小。

4 結語

為完善我省集料加工工藝，通過目前常用的集料破碎設備及集料加工工藝流程對我省瀝青路面面層用集料生產存在的不足進行分析，提出以下幾點建議：

（1）推薦二級標準化加工：喂料機→鄂式破碎機→50mm篩孔振動篩→（+布袋式除塵器）反擊式破碎機→振篩機（布袋式除塵器）→集料成品。推薦三級標準化加工：喂料機→鄂式破碎機→50mm 篩孔振動篩→圓錐破碎機→（+布袋式除塵器）反擊式破碎機→振篩機（布袋式除塵器）→集料成品。

（2）為保證集料級配控制，我省應對篩面進行標準統一，并規范篩孔尺寸。

（3）可以通過控制破碎段的破碎比來控制集料針片狀含量。