在我国已建成和在建的高速公路中

在我国已建成和在建的高速公路中，半刚性基层沥青路面占了很大比重，而半 刚性基层又以水泥稳定碎石基层为主导。而路面质量问题，主要是在集料加工 技术、加工设备、质量控制及混合料级配组成方面。文章就湖南邵永高速公路 水泥稳定碎石集料供应方式、加工质量控制技术与各规格集料用量比例等工程 实践方面进行交流与探讨，希望对高速公路水泥稳定碎石碎石集料加工质量与 供应起到一定的参考和借鉴作用。 一、目前我国碎石加工现状 从我国目前现状来看，高速公路沥青路面上面层碎石基本上以玄武岩为主，一 般由专业公司开采并进行集料加工，质量得到一定的控制。但沥青中下面层、 水泥稳定碎石底基层、基层及水泥砼路面碎石由承包商在当地加工或向高速公 路沿线地方小石场采购。 事实上，绝大部分山岭地区在修建高速公路以前基本 上没有大型规模的现代化石料加工场，主要为一些地方中小型石料场，且加工 设备主要为鄂式破碎机，所生产的集料含泥量大、粉尘多、针片状、扁平状颗 粒含量高、级配变异性大、合格率极低，根本不能满足高速公路路面工程碎石 集料质量要求。 集料质量差是目前高速公路建设中特别严重的问题，也是我国公路建设中最落 后的一个领域。主要表现在：（1）进入喂料机前的石料含泥量太大，而喂料机 无法完全筛除泥土、泥块和小于 10cm 以下的石料；（2）集料加工筛孔乱用情 况十分严重，且不统一；（3）破碎机反击板与板锤之间的间隙未调试到位就正 式生产；（4）集料规格质量控制指标不明确，验收制度松驰，致使集料级配变 异性极大、合格率很低。 二、碎石集料加工设备及工艺要求 碎石集料是高速公路路面工程的物质基础，严把碎石集料质量关是保证路面工 程质量的基础和关键环节。从我国已建成通车的高速公路出现的问题看，碎石 集料生产还存在不少问题，如碎石粒径普遍偏粗，混合料离析严重、针片状及 0.075mm 以下粉尘含量严重超标、供料不稳定导致混合料级配变异性大等因素 严重影响到路面施工质量。 （一）采用先进的碎石加工生产线 1生产线基本配置要求。采用二级以上破碎，二破必须采用反击式破碎机。 在一级破鄂式破碎机前，采用能筛除 10cm 以下小块石、泥土、杂质等的振动 喂料装置或振动筛。 2集料加工工艺流程。大块石料经料仓由振动喂料机均匀地送进鄂式破碎机 进行粗碎，粗碎后的石料由胶带输送机送到反击式破碎机进行中细破碎；中细 碎后的石料由胶带输送机送进振动筛筛分出几种不同规格的集料，满足粒度要 求的集料由成品胶带输送机送往成品料堆；不满足粒度要求的集料由胶带输送 机返料送到反击式破碎机进行再次破碎，形成闭路多次循环。集料加工工艺流 程如图 1 所示： 图 1 集料加工工艺流程 （二）集料粒径与级配控制 从集料加工过程得知，影响集料粒径和级配的因素有：筛网的筛孔尺寸，筛网 的倾角，筛网面积、振幅和频率，反击破碎机上反击板与板锤之间的间隙。合 格集料加工的关键技术是准确地选定筛孔组合和准确调试、监控反击板与板锤 之间的间隙。 1关键标准筛筛孔和集料加工用筛孔的关系。集料最终粒径主要由筛网筛孔 尺寸来保证，集料加工所用筛网的筛孔必须比对应标准筛筛孔大，更不能比标 准筛孔小。一般情况下振动筛网筛孔尺寸可选用比标准方孔筛筛孔大一级的尺 寸，见表 1 所示： 表 1 振动筛的等效筛孔尺寸表（方孔筛 mm） 通过调整破碎机的排料口尺寸，更换不同规格的筛网或筛网安装倾度等，可以 生产出不同粒径规格、不同级配的集料。以上筛孔尺寸不能作为强制指标，实 际生产是应根据各石场石料本身特质、机械设备性能（反击式破碎机） 、振动筛 网安装倾度已固定的情况下，应通过试生产结果来调整筛网的筛孔具体尺寸。 2反击式破碎机的调试。为保证集料质量合格，同时避免生产出来的一些规 格集料偏多，另一些则偏少情况，增加施工管理难度，致使部分施工企业按照 以余补缺的原则用料，违背了正常的用料比例，级配变异性大，大大降低路面 施工质量。在水泥稳定碎石基层目标配合比已定的情况下，可以通过调整石场 生产设备来保证生产集料与目标配合比级配大致相当：（1）调整转子的转速、 板锤数量。如要提高 04.75mm 细集料和 4.759.5mm 集料生产比例，则对物料 破碎比要求较大，可调高转子转速和增加板锤数量来解决；（2）有条件时应采 用有两个破碎腔的反击式破碎机，准确调试反击破碎机上破碎腔的反击板与板 锤之间的间隙，使公称最大料径对应筛孔的通过率接近目标配合比要求比值为 止。 3水泥稳定碎石集料规格分类。为便于碎石规模加工和级配组成，易于贮存 和施工，同时满足混合料配合比要求，各档规格集料尺寸跨度不宜超过 8.5mm，否则容易离析。一般情况下，水泥稳定碎石底基层、基层按 04.75mm、4.759.5mm 、9.519.0mm，19.031.5mm 四种粒级加工，加工的 集料通过混合料配合比设计，能较好地满足合成的矿料级配要求。 （三）集料洁净度、针片状颗粒及粉尘含量控制 针片状碎石产生的原因主要与石料本身的物理特性、选择的加工机械及生产工 艺有关。一般硬而脆的岩石在破碎时易产生针片状，以挤压破碎为主的破碎机 碎出的石料针片状含量比较高，如鄂式破碎机等；利用冲击方法破碎出的石料 针片状较少，如反击式碎机等。针片状颗粒含量控制技术如下： 1选用反击式破碎机或圆锥破碎机生产碎石。反击式破碎机是一种新型的、 高效率的冲击式破碎机。主要用来对石灰岩、砂岩等中硬和软岩石进行粗碎、 中碎和细碎加工，生产出来的石料多呈立方体，针片状含量较少。缺点是板锤 和反击板磨损快，运转是时噪声较大，产生的粉尘也大。一般情况下，对石灰 岩生产 35 万 m3 后应更换板锤、反击板及螺栓，否则碎石针片状含量增加， 压碎值超标。 2合理的破碎筛分工艺流程。高速公路路面用碎石最少采用二级破碎，二破 必须采用反击破碎机。在一级破鄂式破碎机前，采用能筛除 10cm 以下小块石、 泥土、杂质等的振动喂料装置。无振动喂料装置或初进料斗不具备初筛功能的， 必须在石山宕口或原料堆场设置相应的筛分装置进行筛分选料或人工选料，对 大规模的石场来说，不宜采用人工选料。 3露天石料加工厂，只能利用好天气进行石料加工。下雨天严禁石料加工生 产，雨后也应待石块表面干燥后再生产。否则因为石块含水量过大，泥土附着 在石块上，难以分开造成集料脏、粉尘含量高现象。反击破碎机破碎粘湿物料 时，生产能力降低，甚至产生堵塞，降低集料加工质量和生产能力。 4破碎机稳定、连续的供料。只有稳定、连续的供料才会使破碎机挤满给料， 保证破碎腔内料与料之间相互挤压使得扁平及长条状颗粒沿其薄弱断面断裂。 如果供料不充分，不能实现料与料之间的充分挤压，一些针片状石料就可能因 缺少挤压机会而过早的排出破碎机影响了最终产品质量。 5调整好粗碎、中碎与细碎的最佳排料开口比，实现均衡生产，以减少针片 状碎石的含量。 三、集料质量控制措施 （一）加大石料生产现场的监督和管理。除自建石料加工厂外，其他碎石集料 加工供应方式，即便采用了规定的加工工艺设备外，施工单位、业主或监理应 指定专人进驻石料加工厂，从源头抓起，如石山宕口盖山土清理，粗破前的机 械上料，堆场串料等生产全过程的质量控制、监督和管理。 （二）石料加工厂堆场必须平整，设置隔离墙，严禁串料、混堆。 （三）加大现场抽检频率，宜每天进行一次现场抽样试验，建立试验台帐，严 禁不合格料进入水稳拌和站备料场，人为增加成本和影响施工进度。 （四）石料的生产、管理、质量控制是目前高速公路施工管理的一个薄弱环节， 而石料上料、卸料等更是薄弱环节中的薄弱环节。施工单位应制定专项的石料 卸料、堆料、上料的工艺，指导和监督装载机手操作按正确的方法取料和装料， 减少离析。离析不严重，碎石集料级配就稳定、变异小，否则配合比天天变， 混合料质量难以得到保证。 四、工程运用实例 （一）工程概况 湖南邵永高速公路工程是二连浩特至广州国家高速公路的重要组成部分，总体 走向由北向南，设计为双向四车道高速公路，全长 111.129km。主线路面设计 结构为 5cmSBS 改性沥青 SMA-16 上面层+6cmSBS 改性沥青 AC-20（C）中面 层+10cmATB-25+1cmSBS 改性沥青同步碎石封层+38cm4.5%水泥稳定碎石基层 +20cm4%水泥稳定碎石底基层。路面碎石集料总需用量约 350 万 m3，其中水 泥稳定碎石底基层、基层碎石集料约 250 万 m3，采取就地取材方式供给。 （二）采用委托加工方式 总承包商根据拟定石山地质勘查结果，结合本高速公路路面碎石集料技术要求， 在沿线分批确定了 10 个定点委托加工石场，指定生产水泥稳定碎石集料。 （三）碎石加工生产量与需用量的关系 邵永高速公路水泥稳定碎石底基层、基层采用骨架密实结构设计，其各规格集 料使用比例范围、大致比例及 10 个委托加工定点石场加工的各规格集料生产比 例范围及大致比例情况见表 2 所示： 从以上数据得知，邵永高速公路采用骨架密实结构的底基层、基层混合料配合 比所需各规格集料比例与委托加工定点石场生产比例范围大致相当，熟练运用 碎石集料加工技术和控制方法，不会出现石场生产的一些集料偏多，另一些集 料偏少的现象，在保证集料加工质量和混合料设计级配的情况下，又可以减小 施工管理难度和降低施工成本。 五、结论 （一）集料加工的关键技术，是准确确定加工用筛孔尺寸、准确调试和监控破 碎机反击板与板锤之间的间隙，同时应选用机型适合要求、性能良好的机械。 有条件优先选用具有两个破碎腔的反击式破碎机。 （二）集料加工应遵守已确定的集料规格与集料加工用筛孔之间的关系，加强 几个关键标准筛筛孔通过率的控制，确保各规格集料最小、最大粒径通过率。 （三）无论通过何种方式进行路面集料供应，使用单位都应加强供应集料石场 的监督管理，对其集料加工工序流程制定一个最低要求，重点控制进入喂料机 前的泥块、泥土含量和振动喂料机是否发挥应有的作用，严格控制 0.075mm 以 下粉尘含量，同时定时抽检集料加工质量，并验算混合料级配的稳定性。 （四）在石场工艺设备已定的情况下，通过调整筛网尺寸、振动幅度及频率， 调试反击式破碎机上破碎腔的反击板与板锤之间的间隙，采用控制反击板转子 速度，增减板锤数量等方法可以加工出合格的集料，并符合路面目标配合比设 计级配要求大致比例相当的规格集料，避免或减少石场一些规格集料偏多，另 一些则偏少的现象，从而有力的保证路面施工质量，大大降低施工管理难度和 工程成本。 参考文献 1姚望科石料生产技术M人民交通出版社，2005 2张春红，李小重水泥稳定碎石基层施工新技术M中国科学技术出版社， 2007 3梁锡三沥青路面混合料设计及质量控制原理M人民交通出版社， 2007 4JTJ 034-2