青海省高等級公路瀝青面層集料加工工藝設計的研究報告

1、-工程省交通科學研究股份方案工程申 請 書工程名稱：省高等級公路瀝青面層集料加工工藝研究 申請單位： 省交通科學研究院股份工程負責人：申報日期：二八年二月二十七日歸口管理部門： 省交通科學研究院股份二O一一年十一月一 立項的背景及目的一工程研究目的近年來，隨著“西部大開發(fā)的部署和實施，省根底設施建立的投入越來越大，尤其是公路建立迎來了難得的開展機遇?！笆晃迤陂g，省新增公路通車里程1.7萬多公里，到2021年底，全省公路通車總里程到達6.2萬公里以上，其中，高速和一級公路由“十五末期的315公里增加到443公里，二級公路更是增加了1720公里，總里程到達5351公里。國家“十二五規(guī)劃說明，將進

2、一步加大公路建立的力度，提高公路等級，打通與、*、的高速公路通道，力爭使公路通車里程突破7萬公里，高等級公路突破9000公里。隨著省公路建立力度的加大，公路等級的提高，公路行業(yè)對瀝青面層所用集料的需求量不斷加大，對集料質量要求也越來越高。在今后五年大規(guī)模的公路建立中，僅高等級公路瀝青面層使用集料的年需求量500萬噸以上。如此大規(guī)模的集料需求量，省現(xiàn)有的集料加工規(guī)模和集料加工質量，能否滿足高速開展的公路建立的需求，值得我們關注。在瀝青路面中，集料占混合料質量的95%左右，集料在混合料中起到一個整體作用來抵抗路面的變形，這一點已取得國外道路界的一致認同。自從瀝青路面問世以來，人們就高度重視材料的質

3、量，對集料建立了質量標準以及相應的測試方法和規(guī)程。近年來，國道路行業(yè)對集料的品質及其重視，許多省份如、等省都制定了詳細的集料準入制度，規(guī)定只有取得集料加工資質的供應商才能進展集料的加工和銷售。另外，新材料、新構造的出現(xiàn)，必將帶來施工工藝的開展和變化，這些變化也會對集料加工設備和質量要求提出新的挑戰(zhàn)，為提高集料的加工質量，國一些省份對集料加工場的設備和加工工藝及后場管理都提出了較高的要求，且還在不斷地改進和完善。省深居陸腹地，集料資源豐富，石灰?guī)r、砂巖、花崗巖以及片麻巖儲量非常大，分布也極其廣泛。面層集料生產雖然總量根本能夠滿足日益增長的公路建立的需求，但是也存在本地優(yōu)質集料產量少，分布不均，如

4、外地供應則增大了經濟本錢，導致省一些地區(qū)出現(xiàn)了優(yōu)質集料供應緊、集料質量控制不嚴的問題；同時，由于地域廣闊、運距較遠的原因，一些公路建立工程不得不使用強度較低、粘附性較差的集料；且隨著公路建立頂峰的持續(xù)推進，集料的供求此消彼漲的趨勢愈演愈烈，一方面，這種現(xiàn)狀造成了集料供應缺乏，供應商順勢抬升集料的價格，增加了公路工程的造價；另一方面造成局部地區(qū)公路建立供料困難，影響公路建立的質量與進度。因此，研究集料的品質，優(yōu)化集料的加工工藝，選擇性能優(yōu)良的集料已成目前省高等級公路建立的當務之急。本課題在對國外瀝青面層所用集料加工現(xiàn)狀調研的根底上，將對省各地區(qū)尤其是海西、地區(qū)的集料資源進展大量調研，借助室試驗，

5、引進國外先進技術，分析石灰?guī)r、玄武巖、砂巖、花崗巖、白云巖、片麻巖等材料的適用性，且在室試驗和調研數據的根底上，從集料的化學物理特性、生產工藝、加工設備、振動篩的篩網設置、以及集料加工場的管理控制等方面試圖找出解決路面集料針片狀含量較大、與瀝青粘附性較差、規(guī)格不穩(wěn)定、細集料水洗法0.075mm含量超標、砂當量不合格等問題的方法，另外，通過引進高溫壓碎值、棱角性、安定性、有害物質含量等技術指標，加強集料的控制力度，提高集料品質，從而選擇適合省的實際情況的瀝青路面施工材料，緩解省公路建立中的集料供應緊、質量控制不嚴、價格波動較大的壓力。二研究方案及技術路線省公路建立近年來取得了豐碩的成果，為了選擇

6、優(yōu)質集料，提高瀝青路面施工質量，本課題將研究產于當地的石灰?guī)r、玄武巖、砂巖、花崗巖、白云巖、片麻巖等集料在省瀝青路面建立中的適用性、并擬在現(xiàn)行部頒?公路瀝青路面施工技術規(guī)?JTG F40-2004的根底上，總結省公路建立的成功經歷，充分借鑒國外瀝青路面集料加工上的成功經歷，結合省獨特的地域特色，對部頒規(guī)中瀝青路面使用集料的技術指標進展適當補充和細化，并將研究成果用于指導公路瀝青路面集料加工行業(yè)。另外，通過對集料加工設備及加工工藝的研究，提出適合本地的集料加工要求及集料加工場的管理制度。瀝青路面質量的好壞及使用耐久性與集料的化學成分、強度、棱角性、吸水率等性能有著密切的聯(lián)系。例如，試驗研究與工程

7、實踐說明，棱角性強的近似立方體的高強度集料在生產、運輸過程中不易被壓碎和磨損；在瀝青路面的生產和施工中，集料的級配比較穩(wěn)定，易于控制，有利于路面的使用性和耐久性。同時，集料的形狀及與瀝青的粘附性等性質影響瀝青混合料的抗水穩(wěn)定性及高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性。然而，部頒國家規(guī)對集料指標的要針對全國圍的，有些指標定的要求過低。省一些經歷和實體工程也出現(xiàn)了*些指標滿足國家規(guī)但鋪到路上仍然出現(xiàn)問題，*些指標不滿足國家規(guī)，但因集料匱乏而不得不用。如*些集料滿足了部頒規(guī)壓碎值、磨光值、洛杉磯磨耗C類、軟石含量的要求，但鋪到路面上仍然出現(xiàn)了集料壓碎、鋪面有較多“白頭的問題；而有些集料的粘附性不滿足部頒國家規(guī)的要求

8、，但是工程所在地無法找到性能更優(yōu)的集料而不得不降低要求使用。針對這類問題，本課題將分析目前我國規(guī)要求的指標對省瀝青面層用集料的適用性，擬通過系統(tǒng)的理論分析和試驗研究，對現(xiàn)行部頒規(guī)的局部集料指標要求結合獨特的地域特征進展適當調整和優(yōu)化，即通過采取必要的措施或提高*些控制指標，使*些原本認為可使用的集料得以控制和改善，對于一些優(yōu)質集料匱乏的地區(qū)，使*些原本認為不可使用的集料充分利用，“變廢為寶。2.1研究容2.1.1省干線公路集料加工現(xiàn)狀調研為了掌握省瀝青面層使用集料的分布狀況及加工現(xiàn)狀，課題組將調研省各地區(qū)面層集料的分布和近幾年重點建立工程的料場情況，對高等級公路瀝青面層料場供應商的生產、經營狀

9、況進展調查，分析得出適合各地區(qū)的集料類型。主要調研容包括：集料的巖性、規(guī)格、所產集料的技術指標、料場的生產流程和工藝等。1集料巖性的調研由于集料的化學物理性質對瀝青混合料的性能有著極其復雜的影響，集料的幾何特性和力學特性也是工程中關注最多的一個方面，但集料的化學特性對保證瀝青與集料相互良好結合非常重要。集料的巖性作為集料的料源特性，影響集料的化學和物理性質，決定著集料的密度、吸水率和強度；路面抗滑耐磨的性能；以及集料與瀝青的粘附性等等。華南理工大學道路工程研究所曾采用密度、吸水率具有較大差異的玄武巖、凝灰?guī)r、花崗巖、輝長巖集料設計AC-13瀝青混合料，并進展馬歇爾試驗。試驗采用的集料的顆粒形態(tài)

10、、外表紋理、強度差異不是很大，結果說明：集料種類不同，瀝青混合料采用一樣的瀝青用量，混合料的體積指標差異很大。根據這些體積指標以及混合料空隙率、密度、馬歇爾穩(wěn)定度、VMA、流值等指標，得出凝灰?guī)rAC-13瀝青混合料的最正確瀝青用量為5.3 %，花崗巖AC-13瀝青混合料的最正確瀝青用量為4.8%,而輝長巖AC-13瀝青混合料的最正確瀝青用量只有4.5%。出現(xiàn)這種結果的主要原因除了集料的外表形態(tài)特性不同以外，主要是集料的密度、吸水率不同，輝長巖非常致密，在三種巖石中密度最大、吸水率最小，因此采用該集料設計的混合料的最正確瀝青用量最小。集料的密度越大，混合料的最正確瀝青用量越小，而集料吸水率大，則

11、集料吸油率也相應較大，瀝青混合料的有效瀝青用量相應減少。按我國公路行業(yè)標準?公路工程集料試驗規(guī)程?，公路建立使用的集料及其技術性質分為4個等級，對不同礦物組成的巖石技術性質要求不同。而按路用集料要求的不同可分為4個巖類，具體如下：巖漿巖類：花崗巖 正長巖 玄武巖 安山巖、輝綠巖等；石灰?guī)r類：石灰?guī)r 白云巖 泥灰?guī)r 凝灰?guī)r等；砂巖和片巖類；石英巖 砂巖 片麻巖 石英片麻巖等。省分布有大量的石灰?guī)r、砂巖、花崗巖、白云巖、片麻巖、石英巖、 閃長巖，而玄武巖、輝綠巖和凝灰?guī)r相對較少，玄武巖在地區(qū)有一定的儲量，但儲量不大，輝綠巖和凝灰?guī)r則在很少見到。如果能針對不同地區(qū)選擇適合本地區(qū)的集料，而不是采用“百

12、家料，則可以使公路建立在不增加經濟本錢的根底上提高路面質量。課題組將通過對各地區(qū)集料巖性分布的調研，分析得出各種巖性的集料的適用性。2集料規(guī)格的調研相關研究說明，瀝青混合料的高溫抗車轍性能中，60依賴于礦料級配的嵌擠作用。美國SHRP研究也說明，瀝青性能對路面抵抗車轍的奉獻率僅為29 %，對疲勞抵抗能力的奉獻率為52%?？梢?，集料的級配對瀝青混合料性能影響有著極其重要的奉獻。傳統(tǒng)的瀝青混合料級配設計理論有兩個根本假設：一是假定根本顆粒為規(guī)則的球體；二是假定各分級顆粒粒徑都相等。在該假設的根底上，常用的連續(xù)級配設計理論AC類就是采用連續(xù)級配設計理論，即堆積理論，是以混合料的最大密度為目的。另一種

13、理論是連續(xù)級配理論，以矛斯的干預理論為根底，前一級顆粒之間的空隙應由次一級顆粒所填充，但應防止大小顆粒粒子之間的干預。美國的Robert DBailey提出了另一種級配理論，由粗集料顆粒形成嵌鎖，細顆粒填充空隙，細集料的搗實體積等于粗集料所構成的空隙體積。中國肖寧等人在20世紀90年代初期提出了體積法設計理論，其設計思路是實測主骨架礦料的空隙率，計算其空隙體積，使細集料體積、瀝青體積和混合料設計空隙體積的總和等于主骨架的空隙體積，既要保證骨料的充分嵌擠，又要使瀝青膠漿充分填充主骨架間隙?？梢?，不管哪一種級配理論，本質上都是體積關系的設計，而非質量關系。但是附加另外一個假設條件，即采用同一種巖石

14、破碎的各檔集料(即集料密度一樣)的前提下，確定的各檔集料占有的體積百分率等于質量百分率。這兩個根本假設告訴我們，所謂的級配設計理論都是建立在集料顆粒規(guī)則、確定的各檔集料占有的體積百分率等于質量百分率這兩個根底上。這就要求我們在瀝青路面施工時，注重瀝青混合料的級配必須建立在集料必須是規(guī)格的、接近于立方體形狀；同一批用于生產瀝青混合料的集料密度應根本一樣，即料源一樣。由以上分析可知，集料的規(guī)格直接影響著瀝青混合料的級配，如果集料的規(guī)格不好，則瀝青混合料的級配設計理論就無從談起，所設計的瀝青混合料的性能也是沒有保證的。我們通常所說集料的規(guī)格是指集料的級配，其實集料的規(guī)格可以擴展為：集料料源的統(tǒng)一性和

15、集料級配的穩(wěn)定性兩點。針對省一些料場還存在“百家料和集料單粒徑級配變異較大的問題。課題組將對省近幾年重點建立的公路工程的面層集料加工場進展考察，檢測其加工集料的規(guī)格，分析這些集料能否保證集料規(guī)格的穩(wěn)定性，也為省公路建立行業(yè)提供數據參考。3集料技術指標的調研隨著省公路建立的迅速開展，集料加工場的數量也在不斷增加。而規(guī)集料加工場的管理，提高集料的品質已成為目前省公路建立的當務之急。集料的品質是由集料的所有技術指標綜合反映的，提高集料的技術指標就是提高集料的質量，也就是在一定程度提高公路建立的質量。課題組將對省近幾年重點建立的公路工程的面層集料的各項技術指標進展調研，通過統(tǒng)計分析，得出省當前瀝青面層

16、集料的總體情況，為下一步集料技術指標的分析及研究提供數據支持。所調研的面層集料的技術指標包括：壓碎值、洛杉磯磨耗損失、視密度、吸水率、對瀝青的粘附性、針片狀顆粒含量、水洗法<0.075mm顆粒含量、軟石含量、磨光值上面層等。4集料加工場規(guī)模、設備及場地建立的調研集料質量的好壞，往往與集料加工場的規(guī)模、設備、和場地建立有很大的關系，為了規(guī)集料加工場的管理，提高集料的加工水平，課題組將對省近幾年重點建立的公路工程的面層集料加工場的規(guī)模、生產設備及場地建立情況進展調研，分析后提出適合省公路工程特點的面層集料加工場管理規(guī)程，為業(yè)主規(guī)集料加工場的管理提供參考和技術支持。調研的容包括：集料加工設備、

17、集料加工工藝、宕口管理、場地硬化、除塵設備、篩網設置、集料堆放等。集料技術指標分析及研究我國部頒?公路瀝青路面施工技術規(guī)?JTG F40-2004中關于瀝青混合料所采用的集料有嚴格的技術要求，如表2.1所示，這些指標是04年針對全國圍制定的，隨著國外瀝青路面施工技術的開展，一些國家和地區(qū)也逐漸提出了更多的控制指標。省屬于高海拔地區(qū)，海區(qū)冬季寒冷夏季炎熱，太陽輻射較強；果洛地區(qū)雨水多而施工期短，面層集料加工困難。這都給瀝青路面的原材料和施工水平提出了更高要求，即海區(qū)瀝青路面的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能以及抗老化及疲勞性能都需重點考慮，果洛地區(qū)瀝青路面的密水性、水穩(wěn)定性、及抵抗凍融的性能才是重中

18、之重。隨著省優(yōu)質集料供應日趨緊及施工難度的加大，很多施工單位降低了對集料的要求，僅限于保證集料的供應滿足施工進度即可，而集料供應商由于對路面施工環(huán)節(jié)不甚熟悉，集料供應過程中不能保證穩(wěn)定的工藝，導致集料規(guī)格存在比較大的波動，這種情況容易出現(xiàn)等料溢料而對拌和樓的產量產生影響，更重要的是這種情況對生產配合比的穩(wěn)定存在很大的影響，很有可能影響到瀝青路面施工質量，給建立單位及施工單位帶來經濟損失。然而，部頒國家規(guī)對集料指標的要針對全國圍的，有些指標定的要求過低。省一些經歷和實體工程也出現(xiàn)了*些指標滿足國家規(guī)但鋪到路上仍然有問題，*些指標不滿足國家規(guī)，但因集料匱乏而不得不用。如*些集料滿足了部頒規(guī)壓碎值、

19、磨光值、洛杉磯磨耗C類、軟石含量的要求，但鋪到路面上仍然出現(xiàn)了集料壓碎、鋪面有較多“白頭的問題；而有些集料的粘附性不滿足部頒國家規(guī)的要求，但是工程所在地無法找到性能能優(yōu)的集料而不得不降低要求使用。針對這類問題，本課題將分析目前我國規(guī)要求的指標對省瀝青面層用集料的適用性，擬通過系統(tǒng)的理論分析和試驗研究，對現(xiàn)行部頒規(guī)的局部集料指標要求結合獨特的地域特征進展適當調整和優(yōu)化，即通過采取必要的措施或提高*些控制指標，使*些原本認為可使用的集料得以控制和改善，對于一些優(yōu)質集料匱乏的地區(qū)，使*些原本認為不可使用的集料充分利用，“變廢為寶。路面集料的相關技術標準包括：1石料抗壓強度石料抗壓強度是指把集料加工成

20、5cm×5cm×5cm的試件后，在飽水條件下并單面受壓的狀態(tài)下測得的破壞強度。集料抗壓強度所用的試件是規(guī)則的立方體，而用于瀝青路面面層的集料卻是不規(guī)則的，在受力部位上也存在較大的差異，并且作為抗壓強度試件所選用的石塊也不具備真實的代表性，因為集料本身就存在著諸如礦物成份、部構造組成、晶體的組合方式、巖石的層理狀況以及在送檢時集料的選擇等非人為和人為因素而存在著較大的差異，并且集料強度試驗在結果評定時，強度最大值和最小值允許差相差三倍，所以將集料強度作為評定集料性能的主要指標值得進一步研究。而在國外，如歐美國家已經不把集料的強度作為評定集料性能的主要指標。2集料壓碎值集料壓碎

21、值試驗是將經過篩選后的試樣在到達一定的壓力狀態(tài)下，通過2.36mm篩的試樣與總試樣之間比值的一種試驗，用于衡量集料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，是衡量集料力學性質的指標。用集料壓碎值指標來評定集料的強度和質量，比較符合瀝青路面面層的集料在受到車輪荷載作用并處于受剪和受折狀態(tài)下所受的破壞程度。壓碎值試驗所用設備操作簡單，無需加工成標準試件，節(jié)約試驗時間和經費，具有所取集料廣泛的代表性。集料壓碎值試驗可以直接檢測所供集料的質量，可以有效的降低在試驗中所造成的試件尺寸大小、形狀、構造等方面的差異和影響。集料壓碎值試驗因具備操作方便，設備較為簡單等優(yōu)點，所以可以更好的控制集料的生產和檢測集料的質量

22、。省多條工程實踐說明，一些集料滿足了部頒規(guī)壓碎值的要求，但鋪到路面上仍然出現(xiàn)了集料壓碎、鋪面出現(xiàn)較多“白頭。為此，有必要通過室試驗，結合省的施工經歷，提高集料壓碎值的標準。3粗集料洛杉磯磨耗損失粗集料洛杉磯磨耗試驗適用于各等級規(guī)格集料的磨耗試驗，它是測定標準條件下粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力，以磨耗損失表示。粗集料洛杉磯磨耗試驗與集料壓碎值試驗相比，設備比較昂貴，試驗時間較長，操作過程也相對較麻煩。但是可更好模擬集料在生產運輸及施工過程中發(fā)生磨損的情況，從而檢測集料的質量性能。洛杉磯磨耗試驗所用集料無需加工成標準試件，具有廣泛的代表性因而被國外普遍采用。4集料密度及吸水率測定集料密度常規(guī)的試驗方

23、法通常有網籃法，它適用于測定集料、礫石等各種粗集料的表觀相對密度、表干相對密度、毛體積相對密度、表觀密度、表干密度、毛體積密度，以及粗集料的吸水率。另外還有COPRELOK測定集料毛體積密度試驗，它的試驗方法與網籃法相比有操作比較簡單，試驗所用的時間較短，試驗的精度較高等優(yōu)點，以及比重瓶法等。國省份要求公路瀝青路面面層集料要求視密度不小于2.60t/m³；吸水率小于2%，特殊情況下可放寬到3%。但是在國外，吸水率是不作要求的，因為吸水率的大小對于瀝青路面的使用情況并沒有多少影響。密度和吸水率的大小只影響集料本錢的上下。省集料的調研結果說明，多數集料能滿足部頒規(guī)對密度和吸水率的要求。5

24、礦料與瀝青的粘附性瀝青與集料的粘附性試驗用于評價瀝青或改性瀝青與集料的低溫粘結性能，該試驗方法采用的是水煮法并用肉眼來觀測瀝青在集料上的裹覆面積的比例。對瀝青粘附性試驗只能是憑借有經歷的試驗人員判斷得出的瀝青裹覆在集料上所占集料面積的大小，因而人為的因素較大，直接影響到試驗的準確度。省一些地區(qū)生產的集料粘附性只有3級，這些石料多數為花崗巖、白云巖，對于優(yōu)質集料匱乏的地區(qū)能否通過添加抗剝落劑的方式使用這些集料也是本課題研究的容之一。6 粗集料穩(wěn)固性粗集料穩(wěn)固性試驗是確定集料或礫石經飽和硫酸鈉溶液屢次浸泡與烘干循環(huán)，承受硫酸鈉結晶壓而不發(fā)生顯著破壞或強度降低的性能。測定過程如下，首先將集料試樣先放

25、入十水硫酸鈉溶液中浸泡20小時，再放入烘箱烘干5小時，然后再放入溶液中浸泡5小時，如此四個循環(huán)后再洗凈集料，烘干后，計算得出試樣的損耗質量和試樣總質量的比值。穩(wěn)固性試驗是模擬集料在自然狀態(tài)下受到雨水的浸泡和日照所受到的損害。此試驗操作較簡單但消耗時間。對于一些雜質較多的集料和含有特殊成分的集料，如含有鐵、硫、錫等元素，粗集料穩(wěn)固性指標能很好地提供一個標準選擇此類集料能否使用。7細長扁平顆粒含量細長扁平顆粒含量試驗又稱為針片狀含量試驗，我國?公路工程瀝青路面施工技術規(guī)?規(guī)定，集料的長度和厚度的比值超過3/1的就稱為細長扁平顆粒，并且細長扁平顆粒含量不允許超過同規(guī)格集料的15%。美國的細長扁平顆粒

26、指的是長度和厚度之比超過5/1的集料，指標要10%，也就是相當于我國標準的20%。細長扁平顆粒不僅和集料本身的性質有關，更是取決于集料的生產、加工方式和機械設備。目前，省集料的各項指標中，針片狀顆粒含量是一個比較容易超出規(guī)要求的指標。如何通過加工工藝的優(yōu)化和生產設備的改造來減少集料的針片狀含量也是本課題研究的重點之一。8細集料砂當量、水洗法<0.075mm顆粒含量細集料砂當量是影響高等級瀝青路面的重要指標，它和水洗法<0.075mm顆粒含量試驗都反映細集料中所含泥土的量。泥土的含量大會影響瀝青在集料上的裹覆能力，降低瀝青膠結料和集料間的粘附力，從而降低了瀝青路面的構造強度和抗水損害

27、能力。 細集料砂當量和水洗法<0.075mm顆粒含量主要是受集料本身性質及集料加工廠的加工、除塵設備的能力的影響。集料不干凈是影響省瀝青面層集料質量和工程質量的一個非常嚴重隱患，由于一些集料供應商思想不重視，認為拌和樓有除塵設備而忽略集料加工過程中的除塵，導致細集料砂當量、水洗法<0.075mm顆粒含量超標在一些工程工程上非常普遍。9軟石含量軟石含量是測定集料中軟弱顆粒的含量，是影響高等級瀝青路面的一項重要指標，軟石含量的大小主要是和集料自身部的構造、性質有著重要的關系。10 磨光值磨光值試驗是利用加速磨光機磨光集料并以擺式摩擦系數測定儀測得的磨光后集料的摩擦系數值。磨光值試驗是評

28、定瀝青路面抗滑面層上集料的一項重要指標，它主要是模擬瀝青路面的抗滑磨耗層的集料在路面有雨水的情況下對車輪的抗滑能力能否到達技術要求。但目前省公路瀝青路面主要病害還集中在高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞老化性能上，海區(qū)交通量大，雨水極少而果洛地區(qū)雨水多而交通量小，這些地區(qū)對瀝青路面抗滑性能的追求沒有雨水又多交通量又大的東南沿海地區(qū)迫切，因此，對于一些優(yōu)質集料匱乏的地區(qū)，假設其磨光值超標，實在無優(yōu)質集料的情況下，能否使用本地集料還需進一步研究。 表1.1 公路瀝青面層用集料技術要求 指 標高速及一級其它等級外表層其他層次集料壓碎值 不大于%262830洛杉磯磨耗損失 不大于%283035表

29、觀相對密度 不小于2.602.502.45吸水率 不大于%2.03.03.0對瀝青的粘附性半干旱區(qū)不小于4級4級3級穩(wěn)固性 不大于%1212-針片狀顆粒含量混合料不大于%其中粒徑大于9.5mm 不大于%粒徑小于9.5mm 不大于%15121818152020水洗法0.075mm顆粒含量 不大于%粒徑大于4.75mm1.01.01.0水洗法0.075 mm顆粒含量不大于%粒徑2.36-4.75mm3.03,05.0含泥量0.075 mm顆粒含量不大于%粒徑0-2,36mm335亞甲藍值 不大于%粒徑0-2,36mm2525-軟石含量 不大于%5.0砂當量不小于%606050細集料棱角性 不小于S

30、3030-從上述指標來看，總體上，集料的這些技術指標中，按其性質可以分為兩類：一類是反映材料料源的“料源特性，主要與集料的產地和物理化學特性有關；另一類是反映集料加工水平的“加工特性，如級配組成、針片狀含量、破碎面比例、棱角性、含泥量、砂當量、粉塵含量等，這局部指標與加工生產設備和生產工藝密切相關。一些專家學者也將集料的這些指標進展了細分，可分為以下五類：1與集料本身的強度有關的指標。主要有：集料強度、集料的壓碎值常溫和高溫。集料的強度試驗選用的石塊離散性大，集料的礦物成份、部構造組成、晶體的組合方式、巖石的層理狀況以及在送檢時集料的選擇等存在較大的差異，因此，送檢樣品不一定具有代表性，同時，

31、集料的強度評價太過廣泛最大值和最小值允許相差三倍。相比而言，用集料壓碎值指標來評定集料的強度更符合瀝青路面面層的集料在受到車輪荷載作用并處于受剪和受折狀態(tài)下所受的破壞程度。同時，壓碎值試驗所用設備操作簡單，無需加工成標準試件，節(jié)約試驗時間和經費，具有所取集料廣泛的代表性。集料壓碎值試驗可以直接檢測所供集料的質量，可以有效的降低在試驗中所造成的試件尺寸大小、形狀、構造等方面的差異和影響。集料壓碎值試驗因具備操作方便，設備較為簡單等優(yōu)點，所以可以更好的控制集料的生產和檢測集料的質量。綜上所述，粗集料壓碎值試驗更能反映集料的路用狀況，建議高速公路上面層集料采用粗集料壓碎值作為粗集料的強度指標。磨耗值

32、與磨光值盡管不是直接反映集料強度指標，但其反映集料抵抗撞擊和摩擦的能力，可以從側面反映集料的強度，因此課題中將他們也歸并于集料強度指標中。2與集料的物理構造有關的指標，主要有集料的吸水率等指標。這些指標主要決定于集料的部構造和外表紋理。3與集料的化學性質有關的指標，主要有集料的穩(wěn)固性、粘附性能等。這些指標主要與集料的化學組成有關，集料的粘附性能至關重要，直接決定瀝青混合料抗水損害能力。4與集料的加工工藝有關的指標。這些指標主要有有害物質含量，針片狀含量，粗集料含泥量，細集料砂當量等等，這些指標主要決定于集料加工過程中片石的選擇，破碎的方式以及除塵設備等。5集料的抗滑指標，主要是洛杉磯磨耗值與磨

33、光值。主要反映集料抵抗撞擊和摩擦的能力，盡管不是強度指標，但可以側面反映集料的強度。部頒現(xiàn)行規(guī)對集料質量技術要求進展了明確規(guī)定，尤其對破碎礫石的破碎面要求、礦料與瀝青的粘附性等進展了明確的規(guī)定。省地處青藏高原北部，全省均屬高原圍之，地形復雜，地貌多樣。氣候上太陽輻射量大，日照時間長，熱量充分，晝夜溫度變化劇烈，夏季雨熱同期，冬季嚴寒時間較長。惡劣的自然條件對各地區(qū)筑路材料提出了較高的要求。如果對瀝青混合料中集料的選用控制不夠嚴格或手段欠缺，對集料的加工和管理不夠規(guī)，這樣的材料用于公路建立，會造成公路早期破壞嚴重，瀝青路面產生車轍、擁包、推移、松散、坑塘等病害。因此有必要通過采取合理的措施，使*

34、些原本加工和管理不當的集料得以充分利用，保證省公路建立能夠使用更高品質的集料，從而保證瀝青路面的施工質量和使用耐久性。瀝青路面的施工和使用質量與集料的性質有著密切的關系。研究說明，強度高、顆粒形狀好、外表紋理粗糙、吸水率小、呈堿性的集料是生產瀝青路面最好的集料。然而省地域廣闊，在實際應用中要找到這樣理想的集料是極其困難的，生產本錢也是難以承受的。另外，省一些經歷和實體工程也出現(xiàn)了*些指標滿足國家規(guī)但鋪到路上仍然有問題，*些指標不滿足國家規(guī)，但因集料匱乏而不得不用。為此省應根據當地的集料資源和交通狀況，通過試驗與實際應用，建立適合于交通量和當地資源的公路工程集料技術標準，要求當地集料生產商依據這

35、個標準加工生產集料，把好集料技術標準這一關，提高全省公路建立水平。集料生產設備及加工工藝研究對于料源既定的地區(qū)，集料質量的好壞實際上取決于集料的生產與供應。國一些業(yè)主單位為提高工程質量設立了自己的集料加工廠。同時，國外許多生產廠商也將自己的產品介紹到我國，帶來了先進的生產加工技術和生產設備，為集料的生產技術的日益完善打下了良好的根底。省地廣人稀、公路跨越里程較長，一條路往往經過多個無人區(qū)或游牧區(qū)，集料需求量雖然很大，但不能保證開發(fā)的集料加工場周邊每年都有公路建立工程，這給集料市場準入制度帶來了極大的麻煩。所以，當前省集料供應商仍然分布零散、加工場地有大有小、經營年數多則幾年，少則半年，這就導致

36、了集料加工廠的生產設備、篩網尺寸的不統(tǒng)一，造成集料顆粒質量參差不齊。研究說明，影響集料粒徑和級配的因素除破碎設備的型號外還有：篩網的篩孔尺寸，篩網的傾角，篩網的長度、振幅和頻率，以及還擊破碎機上還擊板與板錘之間的間隙。每臺還擊式破碎機均有兩個破碎腔，在粗破碎腔上還擊板與板錘之間的間隙較大；在中、細破碎腔上還擊板與板錘之間的間隙小一些。這兩個間隙可以通過套筒螺母來調整。篩孔尺寸的選定是關鍵因素，一旦篩網裝上，只有上述兩個間隙可以調整，其他因素都難以改變了。所以集料加工的兩個關鍵技術為：一、選定合理的集料生產線和生產設備；二、選定適宜的篩孔組合和調試出準確的還擊板與板錘之間的間隙。課題組通過研究集

37、料生產的加工原理及加工流程、研究適宜的篩孔組合、分析得出準確的還擊板與板錘之間的間隙，匯總影響集料技術指標的各個因素，提出合理的集料加工的技術要求，確保集料規(guī)格的技術指標的穩(wěn)定性。集料生產的根本原理為：大塊集料經料倉由振動給料機均勻地送進頭破鄂式破碎機進展粗碎，粗碎后的集料由皮帶輸送機送到還擊式破碎機進一步破碎；細碎后的集料由皮帶輸送機送進還擊式或沖擊式破碎機進展三破多數集料加工場省略了三破，再次細化后的集料由皮帶輸送機送進振動篩進展篩分，篩分出幾種不同規(guī)格的集料，滿足粒度要求的集料由成品皮帶輸送機送往成品料堆；不滿足粒度要求的集料由皮帶輸送機返料送到還擊式破碎機進展再次破碎，形成閉路屢次循環(huán)

38、。成品粒度可按照用戶的需求進展組合和分級，為保護環(huán)境，可配備輔助的除塵設備、回料設備、以及撤除針片狀的設備。通常情況，一條集料生產線的生產能力從50-500t/h不等,成品料的粒度可根據用戶的不同需要進展組合和分級。頭破二破三破除塵設備振動篩圖2.1 集料加工流程圖國通用的破碎機械可以分為四類，集料加工場常見的破碎機械還有顎式破碎機、圓錐式破碎機、還擊式破碎機和沖擊式破碎機等。1顎式破碎機顎式破碎機的工作原理：破碎機工作時，電動機通過皮帶輪帶動偏心軸旋轉，使動顎周期地靠近、離開定顎，從而對集料有擠壓、搓、碾等多重破碎，使集料由大變小，逐漸下落，直至從排料口排出。顎式破碎機的性能特點是破碎比大，

39、集料粒度均勻，構造簡單，工作可靠，維修簡便，運營費用低，但此生產出的集料扁平細長顆粒含量較高。故顎式破碎機常用于集料的粗碎和中碎，即通常稱為集料的頭破過程中。 圖2.2顎式破碎機2還擊式破碎機還擊式破碎機是利用高速旋轉的轉子板錘沖擊集料，使集料以高速沖向前還擊板經撞擊而破碎，當其反彈至板錘回轉半徑時，再次受到沖擊，此時被粉碎的集料有以高速沖向還擊板進一步得到破碎。如此反復，當被粉碎后的集料小于還擊板下部襯板與板錘回轉半徑之間的間隙時，即被排出。還擊式破碎機是靠沖擊力來破碎集料的，因此可以得到較好的顆粒形狀。省各地區(qū)集料廠普遍使用該設備，但是由于是靠沖擊破碎的，當加工硬度較大的集料時，設備的錘頭

40、還擊板磨損較大，使用本錢也較高。圖2.3 還擊式破碎機還擊式破碎機通常用于集料的二次加工即所謂的二破、三破過程中。3圓錐式破碎機圓錐式破碎機構造可靠、運轉平穩(wěn)、生產率高、生產出的集料粒徑均勻，因此主要用于集料的中碎和細碎，但是圓錐式破碎機也是通過擠壓來減小集料尺寸的，因此扁平細長顆粒含量較高，只有靠近排料口的集料顆粒形狀較好，而且石渣難以回收利用。目前圓錐式破碎機主要用在低等級高速公路集料加工過程中，高速公路上很少采用。圖2.4 圓錐式破碎機4沖擊式破碎機沖擊式破碎機工作原理：集料由機器上部垂直落入高速旋轉的葉輪，在高速離心力的作用下，與另一局部以傘狀形式分流在葉輪四周的集料產生高速撞擊與粉碎

41、，集料在互相撞擊后，又會在葉輪和機殼之間以集料形成渦流屢次的互相撞擊、摩擦而粉碎，從下部直通排出，形成閉路屢次循環(huán)，由篩分設備控制到達所要求的成品粒度。圖2.5 沖擊式破碎機其特點是構造簡單合理、運行本錢低， 破碎率高，針片狀含量低，特別適用于加工機制砂。但缺點是故障率較高，故在用較少。目前，我省集料廠典型的集料加工生產組合是：頭破采用的是顎式破碎機，將500mm的集料破碎到130mm以下；二破、三破用主要采用還擊式破碎機，將130mm的集料破碎至40mm以下，直至成品料。在生產過程中二破、三破是最為主要的，一般還擊破碎機都是采用進口的，而頭破則很少用進口的，這樣不但會減少設備運營本錢而且還能

42、保證集料的質量。目前，優(yōu)質的集料是限制省近幾年高速公路質量逐步提高的一大因素。一方面，供求現(xiàn)狀的不平衡導致材料供應商很難按照招標時的質量持續(xù)供應集料，供應過程中經常會出現(xiàn)集料質量不合格的現(xiàn)象，在工期的壓力下，許多施工單位明明知道材料質量不高仍然要求材料商繼續(xù)供料，出現(xiàn)“一邊打報告，一邊要求供料的怪現(xiàn)象。材料不合格主要表現(xiàn)在規(guī)格不好，雜質較多如軟弱顆粒較多、粘附性差、石屑不干凈等。另一方面，集料的價格有高有低，優(yōu)質的集料價格較高，而且產量有限，而一些小的、不規(guī)的集料加工廠確能持續(xù)不斷地提供價格低廉數倍的集料，而這些集料的質量就不能百分百保證。近幾年，建立單位和質檢部門非常重視集料的質量，個別是對針片狀顆粒含量和細集料砂當量控制的很嚴，也有很多集料供應商重點引進一些先進生產線和破碎設備。調查中，一些材料供應商稱，增加三破和采用沖擊破碎機是集料加工工藝改進的趨勢。2.1.4建立健全集料加工場的管理體系集料加