探讨公路项目沥青面层碎石加工设备选型及关键技术

陈 翔

（贵州桥梁建设集团有限责任公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

随着国家环保政策的不断收紧，施工企业、监理单位、主管机构对施工环保关注度不断提升，越来越多的项目施工环节开始加强与石料生产商合作或引进碎石生产线解决工程需求[1-3]。影响碎石质量的因素包括母材岩性、石材纹理、力学结构、碎石设备、指标控制等，该文以某工程项目沥青路面碎石加工实例为研究对象，探究沥青面层碎石加工设备选型及质量控制的技术指标，为同类项目施工提供参考。

1 工程概况

某沥青路面项目，2021年3月份开工建设，项目为新建二级公路标准，全长145 km，按照规划将于2022年10月1日顺利完工并通车，项目设计施工内容包括路面、排水、防水、机电、路基、桥涵、交安等。该项目沥青层由5 cm厚下面层和2 cm厚上面层AC-16C组成，沥青层结构整体厚度为7 cm，于2021年8月施工，拟定工期6个月，计划于2022年6月完工。

2 设备选型

公路项目沥青面层碎石加工生产设备类型丰富，实践中常用机械设备包括反击式破碎机、颚式破碎机、圆锥式破碎机、振动给料机、振动筛等，不同设备应用场景存在差异，实践中应以工况为准，结合施工区域母岩抗压强度、岩性、工期要求、碎石程度、碎石数量等指标合理选择碎石机械设备。

2.1 碎石加工数量及计划安排

该项目拟定工期6个月，冬休期6个月，2021年5月1日施工，2022年5月31日完工，沥青面层碎石合计需求45 t，工期内每个月需碎石5万t。为确保项目顺利完工，拟定引进碎石生产线，产能为每月5万t，以工作日20日核算，每日碎石均量为2 500 t，按照每日工作15 h核算，需确保每小时产能167 t，额定设备产量实践中多以半数为准，故此需将设备产能提高到每小时400 t。

2.2 母岩的岩性调查

项目施工前，对施工区域采样勘测，并调查母岩抗压强度、密度、黏性、岩性等指标，详情如表1所示。

表1 碎石场调查结果

2.3 常用碎石破碎机

（1）颚式破碎机：初级破碎装备，破碎比大，可将大直径母岩碎石直接打碎为中等粒度，可根据实际需求选定粗破或细破两种功能[4]。

（2）反击式破碎机：多用于公路、桥梁路面集料加工，可对经颚式破碎机等初级破碎后的中等粒度集料进行二次加工，使其达到工程项目规格需求，同时具备整形破损功能，抗压强度小于30 MPa，多适用于直径80～250 mm集料，具备粗料、中料和细料加工功能[5]。

（3）圆锥式破碎机：路面碎石设备中二次加工的主要设备之一，液压式圆锥破碎机相比于传统弹簧式圆锥破碎机产能更高，可用于集料细破。

（4）箱式破碎机:可用于不同硬度的石料一级破碎或二级破碎，同时具备整形破碎能力。

（5）破碎整形机:整形破碎能力突出，可用于花岗岩、玄武岩、白云岩、硬质石灰岩等不同材质，各种人造砂生产和路面碎石集料加工中应用广泛，兼具锤破和冲击破能力，可作为独立整形破碎设备使用，也可作为颚式破碎机或圆锥式破碎机等设备碎石后的二次破碎设备。

2.4 生产线工艺流程与设备配置

根据项目生产需求与工艺特点，最终确定碎石加工生产线，引入设备包括振动给料机和颚式破碎机各1台，箱式破碎机2台，振动筛4套。

（1）结合项目工期和碎石需求，沥青面层日随时需求量为2 500 t，考虑实际情况生产线产能应达到400 t/h。

（2）爆破山体获得石料，借助运输机械将其输送至颚式破碎机进行初次破碎，利用皮带将破碎后的石料传输到箱式破碎机，进行再次破碎获得第二级石料[6]。

（3）振动分筛石料，直径30 mm以上的石料重新输送至箱式破碎机进行再次粉碎，直径小于30 mm的石料皮带输送至振动筛，筛选后输送至成品区域。

（4）碎石生产线的最佳设备工作结果为集料质量合格且稳定，工序结束后无集料剩余，此外维修成本低，也是碎石加工设备选择的重要标准。

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结合该项目需求，碎石加工应用了三级破碎，详细流程为颚式破碎机初破→圆锥式破碎机或反击式破碎机二破→整形式破碎机三破，具体工艺流程如图1所示。

图1 碎石加工工艺流程

3 关键技术

现阶段，公路项目施工环节遇到的最主要问题为集料质量差、粉尘多、材料脏、规格不稳定、颗粒匹配度低、针片状颗粒含量高等，难以达到施工规范要求，因此，碎石加工生产线需对上述核心技术重点控制，提高集料质量[7]。

3.1 级配组成

根据现行公路沥青路面施工技术规范，集料规格合计16种，其中粗集料14种，细集料2种，详情如表2与表3所示。

表2 沥青混合料用粗集料规格

表3 沥青混合料用机制砂或石屑规格

（1）选定集料规格前，需匹配设备型号与振动筛尺寸，以达到控制沥青混合料粒径目的。根据现行公路沥青面施工工艺技术规范，关键筛孔包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm，间歇式拌和机振动筛孔与标准筛孔对应关系如表4所示。

表4 间歇式拌和机用振动筛的等效筛孔

（2）该项目施工中，沥青混合料型号包括AC-25C和AC-16C两种，其中AC-25C级配沥青混合料关键筛孔包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm和26.5 mm，AC-16C级配沥青混合料关键筛孔包括0.075 mm、2.36 mm、4.75 mm和16 mm。

（3）以项目实际需求为参考，最终确定碎石关键筛孔为2.36 mm、4.75 mm、16 mm和26.5 mm，结合该项目沥青层结构类型选定了10～25 mm、10～15 mm、5～10 mm、3～5 mm和0～3 mm五种集料规格，详细集料筛分结果如表5所示。

表5 碎石场生产集料筛分结果

3.2 细粉含量及含泥量

目前，公路沥青路面施工技术规范对细集料的要求不多，清洁度为最核心指标。该项目结合施工实践，参考其他项目经验，采取如下措施改善集料清洁度并解决其含泥量及细粉含量问题。

（1）振动筛配备3 cm上层筛网和5 cm下层筛网，并将其配备于锤破机和振动给料机之间，碎石前进行过筛，去除杂物[8]。

（2）振动给料机下、滤土器上安装10 cm钢筋网进行初筛，大于10 cm的石料再次进入颚式破碎机进行破碎，小于10 cm的石料则经由传送带运输至振动筛，尺寸过小的粉料则由皮带传输场外，废弃至固定位置[9]。

通过采用上述措施，3 mm以下集料砂当量大于60%，0.075 mm筛孔通过率为2%～5%，根据施工规范性要求，在振动筛5 mm筛网放置钢板，随后对集料砂当量与筛孔通过率再次检测，结果显示两项指标均合格[10]。

4 结论

综上所述，为提高工程项目中沥青面碎石质量，碎石加工环节需优化设备选择，同时结合工期特点、项目要求、母岩特性、抗压强度、碎石需求量等，选择最佳碎石工艺，并加强关键技术要点控制。

（1）石灰岩首选颚破加反击破，其他结构类型岩石可选用颚破加圆锥破，不同层面碎石可选用破碎整形机，将3～5 mm石料制砂。

（2）初破与二破间应加装除尘设备或增设振动筛，确保含泥量、细粉含量等达标。

（3）提高碎石加工环节，沥青拌和楼热料仓筛网匹配度，避免溢料提高生产效率。