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淺析公路用砂石骨料生產技術

來源:網絡
時間:2014-12-17
摘要:骨料是混合料承載的基礎,混合料鋪設壓實后能否達到應有質量、承載能力、設計壽命與骨料本身質量有直接關系。在混合料設計階段,通過大量的取樣、試驗所取得的級配數據在生產中有許多因素使其發生變化,與設計結果出現偏差,有時可能帶來不良的后果。
  骨料對公路路面質量的影響
  
  骨料是混合料承載的基礎,混合料鋪設壓實后能否達到應有質量、承載能力、設計壽命與骨料本身質量有直接關系。在混合料設計階段,通過大量的取樣、試驗所取得的級配數據在生產中有許多因素使其發生變化,與設計結果出現偏差,有時可能帶來不良的后果。因此施工中要時刻注意材料質量、粒徑分布、含水量等值的變化,調整施工工藝,盡量彌補因材料變化帶來的不良影響,同時嚴把進料關,有條件時應盡量自己建立材料加工廠,以保證材料質量的穩定。
  
  材料特性對施工及路面質量的影響
  
  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、保證穩定性的關鍵。無規則、帶棱角的多邊形立方體骨料具有很好的鎖緊性及穩定性,因此,骨料中要盡量減少針片狀材料的含量。骨料粒形好,不僅有利于路面結構的強度及穩定性,而且有利于生產施工中的拌易性、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,提高結構穩定性,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量。
  
  吸水率石料的吸水率是集料孔隙率和質量的一個重要指標,集料吸水率過大,則含水量大,給烘干帶來困難,如果在拌和生產過程不調整生產工藝,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調整主燃燒器的輸出,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%。由于料在烘干筒內停留的時間有限,不可能將石料內部水份全部烘干,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量。最好再設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、防雨設施。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性較差,為提高石料與瀝青的結合力,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,大都是在當地很多料場收料,備石料的設備,篩網規格不同,粒料質量參差不齊,因此,同規格的粒料內部粒徑分布情況肯定不同,雖然拌和機有篩網進行篩分,但無法保證每一熱料倉中粒徑分布穩定,有時相差會很大。這就造成瀝青混凝土礦料級配組成發生變化,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量、結構穩定性和使用壽命。因此為了保證路面結構材料顆粒組成的一致性,最好是自己建料場,國內許多工程也進行了這方面的試驗,經驗證明,統一砸石機的型號及篩網網孔尺寸,統一供料對保證瀝青混凝土質量很重要。如果自己沒有建石料廠的條件,也應給料場規定篩網規格,作為定購材料的前提條件,同時加強收料的檢驗工作。
  
  碎石場的設置認真對待石料的生產,關系到整個工程的質量、壽命,是質量大計的第一環節。國內許多業主單位,為提高工程質量,都自己設立石料加工廠。目前石料生產技術日益完善,國外許多生產商也將產品介紹到中國市場,這些都有利于我國生產廠家吸收先進技術,生產出高水平的石料設備目前常用的石料生產設備有: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的技術先進的巴馬克“石打石”立軸式沖擊式破碎機。
  
  (1)顎式碎石機結構簡單,工作可靠,維修方便,但它是靠擠壓力減小石料尺寸,因此生產出的成品石料針片狀含量較大,其產品作為最終路用材料,顯然不利于質量,因此,一般常用于粗碎和中碎作業。
  
  (2)旋回式碎石機具有破碎比大,生產率高,產品粒度均勻,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,具有結構可靠,運轉平穩,生產率高,破碎比大,產品粒度均勻等優點,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的轉子板錘沖擊石料,使其破碎。碎的石料又以很大的動能沖向前反擊板,經撞擊而破碎,當其反彈至板錘回轉半徑以內時,再次受到沖擊破碎,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半徑之間的間隙時,即被作為產品排出??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,一具有巖石內襯的轉盤與立軸一起高速旋轉,該機機殼為無襯板,而是填滿石料作為巖石內襯的殼體,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?!笆蚴彼槭瘷C工作原理如圖1所示。石料從機器頂部進入轉盤內被加速到85m/s的速度后甩進碎石機殼內與填滿巖石的內襯相撞,另一部分石料按控制的流量以傘狀瀉入機殼內并與轉盤甩出高速旋轉的石料顆粒云相遇,開始發生碰撞和能量轉換的連鎖反應。在石料間產生強烈的沖擊力,導致顆粒迅速減小最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真正的“石打石”,使石料粒形好,破碎比大,生產效率高而能耗與耗材相對其它沖擊式碎石機要小得多。
  
  國產路面碎石場現狀
  

  目前,國產設備在吸收國外先進技術后,具有較大進步,在許多施工中具有較好的表現,但大多由于材料技術,導致落后于國際上先進水平,同時還存在運行成本較高,可靠性不如國外品牌。全套使用進口設備,雖然在可靠性、材料質量、運行成本等方面優于國內產品,但一次性投資較大,為了解決這方面的矛盾,將國產設備與進口關鍵設備合理組合,便能夠形成較好的生產。較佳的方案為:一破用國產顎式破碎機,將500mm的石料破碎至130mm以下;二破用圓錐破碎機(國產、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,將石料破碎至最終產品即20~50mm,5~10mm,3~5mm即可。該組合的優點在于最后的產品粒形好,特別是3~5mm和石渣均可利用,另外減少了耐磨材料的更換,大大降低了生產成本。


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