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技術(shù)文章
淺析公路用砂石骨料生產(chǎn)技術(shù)
點擊次數(shù)：1167 發(fā)布時間：2014-12-16
骨料對公路路面質(zhì)量的影響
骨料是混合料承載的基礎(chǔ),混合料鋪設(shè)壓實后能否達到應有質(zhì)量、承載能力、設(shè)計壽命
與骨料本身質(zhì)量有直接關(guān)系。在混合料設(shè)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(shè)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。再設(shè)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(shè)施。我們注意到,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?備石料的設(shè)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,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。
碎石場的設(shè)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*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(shè)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*技術(shù),生產(chǎn)出高水平的石料設(shè)備目前常用的石料生產(chǎn)設(shè)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)*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zui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(shè)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zui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(shè)備在吸收*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),導致落后于上*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(shè)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(shè)備與進口關(guān)鍵設(shè)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zui終產(chǎn)品即20～50mm,5～10mm,3～5mm即可。該組合的優(yōu)點在于zui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。
骨料是混合料承載的基礎(chǔ),混合料鋪設(shè)壓實后能否達到應有質(zhì)量、承載能力、設(shè)計壽命
與骨料本身質(zhì)量有直接關(guān)系。在混合料設(shè)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(shè)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。再設(shè)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(shè)施。我們注意到,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?備石料的設(shè)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,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。
碎石場的設(shè)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*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(shè)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*技術(shù),生產(chǎn)出高水平的石料設(shè)備目前常用的石料生產(chǎn)設(shè)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)*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zui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(shè)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zui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(shè)備在吸收*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),導致落后于上*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(shè)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(shè)備與進口關(guān)鍵設(shè)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zui終產(chǎn)品即20～50mm,5～10mm,3～5mm即可。該組合的優(yōu)點在于zui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。