基于公路沥青面层的碎石针状颗粒超量分析

薛 艳 霞

(太原市政工程总公司辰宇公司，山西 太原 030024)

基于公路沥青面层的碎石针状颗粒超量分析

薛 艳 霞

(太原市政工程总公司辰宇公司，山西 太原 030024)

阐述了混凝土沥青面层对碎石的质量要求，介绍了碎石集料生产工艺的基本流程，从原材料、喂料、加工工艺等方面入手，分析了碎石针片状颗粒含量偏高的原因，并提出了控制针状碎石含量的有效措施，从而保证公路沥青面层的施工质量。

碎石，针片状颗粒，沥青面层

0 引言

近年来我国的公路建设发展迅速，作为公路建设中的主要路面材料，碎石也是研究的一个重要材料。为了减少碎石场碎石针片状颗粒含量，保证以后沥青面层的施工质量，必须要对料场的料源情况、碎石加工设备情况及碎石生产工艺等进行调查分析。

在碎石的生产环节中存在不少问题，比如说实际生产的碎石的粒径偏粗，混合料离析的现象十分严重；针状碎石的含量超标；原材料来源的不稳定影响混合料级配使其经常发生变化，石料产地、产品类别、机具设备、验收标准等，这些都会直接的影响到路面施工与路面质量。在实际工程中，由于针状碎石的含量超标，对工程质量造成一定的影响，因此找到针状碎石产生的原因，并提出解决办法是解决这一问题的关键。

1 混凝土沥青面层对碎石的质量要求

一般来说，碎石集料主要有三种类型：一个是粗集料，一个是细集料，还有就是填料。在这些集料中最主要的就是碎石集料，它是主要的沥青混合料成分，能够决定沥青公路的若干特性。特别是在高速公路建设中，对碎石的质量把关特别的严格。在相关的规范中，对碎石的粒径与加工要求及其特性都有明确的定义。对碎石的质量一般有两个主要的方面：1)料源的性能，这是由产地原材料决定的，比如说碎石的密实度与压碎指标，还有沥青的粘结程度、废弃杂质含量高低等；2)碎石的加工特性，也就是石料加工后的级配情况，以及针片状颗粒含量、棱角性等。

集料产地是材料性能的决定性因素，所以要严格选择材料产地。经过大量的对碎石原来的产地考察得知：碎石加工场宕口受客观条件限制比较多，在宕口断面上，一般都存在土夹层、裂隙泥土等情况，但宕口断面的石料没有明显的解理面特征，形状较为规则。开采出来的块石大小较为均匀，直径偏小的块石比例较少。

2 碎石集料生产

通过对碎石加工厂的破碎设备和加工工艺进行考察评价,我们从现场了解得知，目前来说破碎所用到的破碎机为二级破碎的方式。具体流程见图1。

3 针片状含量偏高原因分析

在碎石加工过程中产生颗粒，一般来说是与矿物产地、机械加工能力、工艺流程等息息相关的。对其分析如下。

3.1 原材料分析

1)如果矿料岩石呈现出明显的解理面形态，此解理面键结强度较弱，当受到应力作用时，石料常会沿着垂直应力方向或岩石本身解理面的位置破裂，并沿解理方向形成光滑而且重复出现的面。

当该种石料在加工当中，鄂破的挤压作用势必会使石料沿解理方向产生破裂，产生大量的片石。片石的产生使得鄂式破碎机石料内部相互挤压受力的有效面积减少，但是同时又增加了内部自由空间，不利于进一步地破碎，即会产生大量的针片状碎石，当这种形态的石料进入反击破后，反击破的冲击作用虽然可以沿着垂直解理面位置将其破碎，但是由于这种针片状形态的碎石过多，反击破不足以将其全部完全破碎，即产出随振动筛分级到各档集料当中。

2)根据实际工程调查可知，石料常常呈现出明显的层状解理面形态与鳞层状结构。不管是解理面还是层状结构，其键结强度都较弱。在受到应力的作用后，石料的破碎方向一般是会沿着垂直应力方向或岩石本身解理面的位置出现裂缝；对于层状结构的岩石其受力破坏情况也是如此。

圆锥破和冲击破虽然同样都具有整形的功能，但对于头破后针片状颗粒含量较多且存在弱键结解理面或层面的碎石，其整形效果将大打折扣，这是由岩石自身的物理特征决定的。

3.2 喂料分析

针片状颗粒产生的另一个原因在于喂料口片石的清除不利。由上面的分析可知，鄂破不利于对片状碎石的破碎。而减少破碎机喂料口片石含量即增加石料的有效破碎。

从碎石加工的喂料口来看，喂料口经常没有加设隔片筛，不能有效的过滤原材料中的片石，使进入鄂破的片块石增加，不利于控制针片状颗粒含量。

3.3 加工工艺分析

一般来说，沥青路面加工时，碎石的加工破碎工作要用二级或者以上的方式来进行(其中至少有一级采用反击式破碎机)。

4 案例分析

某高速公路某标段对其面层碎石进行了试破，检测结果表明，该标段碎石加工场所产碎石针片状颗粒含量超标。调查了料场的料源情况、碎石加工设备情况及碎石生产工艺。对该料场针片状颗粒含量超标的原因进行了分析。

对该标段碎石料源考察发现：在检查采石场宕口断面的时候，发现有土夹层、裂隙泥土等现象存在，而且宕口断面的石料表现出来的形状一般是多呈较为规则的片块状。目前该标段采石场尚未爆破，块石取料以机械抠挖为主，在挖机取料处，直径较大的块石比例较少，总体以较小的片块石及碎石分布。

经过在宕口周围的块石检查得知，块石一般都有一些隐蔽的不太规则的片状特征存在。初步推测块石取料时沿强度较低的层面裂开，并呈现出一定的梯形浅层形态。

5 技术建议

对于碎石中存在大量的针片状颗粒的问题，主要通过下面的一些措施来进行控制含量：

1)核查料场母岩的岩性及化学成分、压碎值、保水抗压强度等指标，判定该母岩的可用性。

2)加强碎石加工场宕口的管理，减少破碎机喂料口片石含量，如采用机械或者人工的方式提前将准备投入喂料口的片石进行清除。

3)要经常检查破碎机的反击板，在碎石的加工破碎过程中，经常出现破碎机的破锤头磨坏的情况，加工集料棱角性的修正能力也会随之逐渐变弱，针片状含量自然随之提高。根据以往工程经验，15 000 t(7 500 m3)就应该更换反击板和锤头，对于强度较高的碎石，应视具体情况提高反击板和锤头的更换频率。

4)一定要保持破碎机供料的稳定性能与连续性能，不管是用什么样的破碎机，如果供料不稳定，就会出现大量的碎石，只有连续稳定的为破碎机供料，才能保证破碎机内部的碎石能够有充分的相互挤压。

5)重复破碎是减少石料针片状颗粒含量的有效方法，当针片状颗粒产生之后，将其集料再一次破碎是减少针片状颗粒含量的有效方法。因为针片状石料生产后其针片状处、薄片处是受力后最容易破碎和折断的地方，从几率的研究中发现，越是受复杂运动，不规则受力，其变成合格的石料机会越多。利用反击破碎机将超标的4.75 mm～9.5 mm或4.75 mm～19.0 mm粒级石料再一次破碎后，一般针片状颗粒含量会降低3%～6%。

6)在碎石加工区域设置一个反击式破碎机或冲击式破碎机，对存在片状碎石的不合格产品展开二次整形；原有的破碎模式重新调整为：颚式破碎机+双鄂破碎机+反击式破碎机+反击式破碎机(或冲击式破碎机)四级破碎，或者考虑经济、适用性改为：颚式破碎机+反击式破碎机+反击式破碎机(或冲击式破碎机)三级破碎。

6 结语

虽然说针状颗粒含量超量的原因有很多的因素，它与机械选择和生产流程有关，不过最主要的是与原材料的产地，也就是材料本身的一些物理特征密切相关。喂料口设置隔片筛仅仅是控制进入破碎设备的片块石及泥土含量，减少破碎设备对不利于破碎成为合格石料的负荷，从而控制整体的碎石质量。

[1] 陈 实.珠江三角洲地区花岗岩沥青混凝土应用研究[D].西安：长安大学,2008.

[2] 林晓东.邵三高速公路沥青砼面层碎石质量控制技术[J].厦门理工学院学报,2007(4):26-29.

[3] 刘光榆.提高沥青路面碎石加工质量的方法[J].筑路机械与施工机械化,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

薛艳霞(1978- )，女，工程师

1009-6825(2015)36-0156-02

U415.12 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A