2.4.1 集料加工筛孔网配置

只有了解了集料加工场的碎石生产工艺及原理,才能对集料加工场进行合理化配筛。碎石集料加工场就是根据设计的路面结构型式选择碎石生产线的筛孔,以便能在石场对碎石规格初步分级,使备好的几种材料适用,为优化配比设计提供可能。沥青混合料质量由标准筛控制,但是集料加工和拌和楼上使用的是振动筛。集料加工的振动筛筛板有倾角（通常为24°），在集料加工流水线和拌和楼上装上标准筛网眼的筛板,并不能准确、直接地控制预定目标级配线上关键筛孔的通过率。集料加工的目的，是用几个适当规格的集料，配出以标准筛各筛孔通过率控制的目标级配混合料。集料公称最大粒径对应筛孔的通过率在级配控制中起着关键作用，可用一种规格集料来控制其公称最大粒径对应的标准筛筛孔的通过率。间歇式拌和楼通常使用4-5种规格集料，每一种混合料只能直接控制4-5个标准筛筛孔的通过率，振动筛筛孔的选择相当关键。

当石场储量足够大时，通常将中、下面层所用集料一起加工，将两者分开加工的方案是不合理的；抗滑磨耗层所用集料则应单独加工。

集料生产线上的筛网是振动筛，振动筛有倾角，欲控制选定标准筛筛孔的通过率，则集料加工所用筛的筛孔必须比对应标准筛筛孔大，更不能比标准筛筛孔小。将标准筛筛孔直接用在集料加工生产线上，是达不到控制目的的，甚至是错误的。一种混合料应控制的标准筛筛孔，即关键筛孔，包括其公称最大粒径对应的筛孔，以及比公称最大粒径小的筛孔，从2.36mm开始按2倍递增的各筛孔。据此可以确定中、下面层集料加工时应控制的一组标准筛筛孔，也可以确定抗滑磨耗层集料加工时应控制的另一组标准筛筛孔。

通过大量研究和实践，已找到与上述两组关键标准筛筛孔对应的集料加工生产线上所用的两组筛孔，对应关系如表4所示。

注：字母a至h，代表8个按从小到大顺序排列的数字，是集料加工用方孔筛筛孔(即标准化筛孔)尺寸，根据规格集料的公称最大粒径，用课题组提出的公式计算出来。集料加工用筛孔与振动筛边长、倾角、筛的振幅等有关。

2.4.2集料规格与集料加工用筛孔的关系

沥青面层AC-25和AC-20预定的目标级配线上有12个筛孔,而加工的集料通常只有4～5档,故只能选4～5个筛孔来控制。

在标准筛系列筛孔(1.18 mm及其以下的不计) 2.36mm、4.75mm、9.5mm、13.2mm、16mm、19mm、26.5mm、31.5mm、37.5 mm 中,2.36mm、4.75mm、9.5mm、19mm、37.5mm 这5个筛孔从小到大符合按2 倍逐渐递增的规律,这是制定筛孔系列的本意,故应从中选定要控制的筛孔。

19mm是中面层的标准最大粒径,是关键筛孔。因13.2mm和16mm是上面层2种混合料的标准最大粒径；26.5mm和31.5mm是下面层2种混合料的标准最大粒径。应根据上面层混合料类型在13.2mm和16mm中选择其一；根据下面层混合料类型在26.5mm和31.5mm中选择其一。由此可见,在中、下面层用料结合起来加工时,应控制的标准筛筛孔有2.36mm、4.75mm、9.5mm、19mm和26.5mm(或31.5) mm。集料加工时,用22mm和30mm、11mm和22mm、6mm和11mm、3mm和6mm、0和3mm组成的套筛进行筛分，集料在26.5mm、19mm、9.5mm、4.75mm、2.36 mm 筛孔的通过量分别为90%∽95%、90%∽95%、90%∽95%、75%∽80%、90%∽95%。中、下面层集料加工所用振动筛筛孔为3mm、6mm、11mm、22mm和30mm(或35) mm。用这组筛加工集料时,当下面层所需的22mm和30mm(或22mm和35) mm料备足后,卸下30mm(或35) mm 筛板,继续加工其他档料。

在石场储量充足的情况下,通常将中、下面层用料结合起来加工,选用一组筛,而将上面层用料另行加工,选用另一组筛。在中、下面层集料加工所用的筛孔组中，有1个筛孔十分重要,通过合理选择,可使下面层混合料所需的最粗一档料备足以后,卸掉已用筛组中孔眼最大的1个筛板,继续加工中面层用料。这样就可以使碎石集料加工场的生产有序、合理,也确保了生产的集料质量。

通过大量实际工程的集料加工，总结出各种集料规格与加工用筛孔的关系如表5所示。

当路面结构包含四个沥青层，如AC-20、AC-25和AC-30(或ATB-30)时，最先加工的五种规格集料应为S7、S9、S12、S14和S16,待S7加工数量足够以后，将S7改为S8继续生产。用于抗滑磨耗层的主要两种混合料为，SMA-13的均匀性优于SMA-16，原因是用S10(或S11)、S12、S14和S16四种规格集料直接控制着连续相邻的13.2mm、9.5mm、4.75mm和2.36mm四个关键筛孔的通过率，使SMA-13混合料的级配得到有效控制；而SMA-16混合料用S9F、S12、S14和S16这四种规格集料，直接控制16mm、9.5mm、4.75mm和2.36mm这四个筛孔,其中13.2mm筛孔仅靠间接控制，级配控制效果减弱了。因此，可通过集料加工方案的调整来改善SMA-16混合料的均匀性，即先加工S9F、S12、S14、S16四种规格，当S9F数量够了以后，将筛孔e改为d，即将S9F改为S10继续生产，这样SMA-16混合料就可以用五种规格集料，使13.2mm筛孔的通过率也得到直接控制。表5表明用一对标准化筛孔，例如c/f，通过调试和监控破碎机反击板与板锤之间的间隙，即可生产出一种级配符合S9要求的规格集料,而用表示公称粒径范围的一对筛孔(例如10/20)却达不到目的，是现行施工规范存在的一个不足。

通过对集料加工场筛孔与集料关键筛孔相关性分析,集料加工场和沥青混合料拌和楼的推荐套筛设置见表6。

表6 沥青混合料用集料推荐筛孔设置

从表6可知推荐配筛的优点有: ①6mm的振动筛对应于4.75mm标准筛,它是粗、细集料的分界线；② 3mm的振动筛对应于2.36mm的标准筛,这是控制细集料级配的关键筛孔之一；③使沥青拌和楼2#仓的料在2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm筛孔的通过量不致太少,从而能与1#仓的料及矿粉(和水泥)一起参与调整细集料的级配,保证该范围级配曲线的连续性和光滑性,有利于保证混合料的密水性和表面纹理的均匀性；④使下面2层或3层筛固定,缩短换筛的时间。

对拌和楼而言,上述筛孔组在中、下面层交替施工时使用,施工中面层时,不输入22mm、30mm规格的集料。当下面层施工完毕,单独施工中面层时,可将35mm 筛板卸下,并将22mm筛板换成30mm筛板。上述筛孔组配置,要求拌和楼有5个热料仓和5个冷料仓。

以上配筛方案在近年多个高速公路路面工地中采用,行之有效,取得了显著的经济效益和社会效益。路面质量良好,没有发现沥青路面常有的泛油、坑槽和车辙等病害。由于沥青路面集料加工场配筛与拌和楼配筛合理化对应，生产过程中减少了集料加工场材料损耗和拌和楼溢料损耗，能节约2%碎石材料。

3 集料标准化加工的质量控制体系

3.1 沥青路面对集料的技术要求

在集料指标中，视密度和吸水率是集料的综合指标，石质坚硬致密，吸水率小的集料比较耐磨、耐久性好。试验表明，集料密度与许多性质都有一定的相关关系。但是，这并不是说集料密度越大越好，集料表面必须粗糙，而过分致密的集料破碎面可能比较光滑，缺乏粗糙的凹凸表面，不能吸附较多的沥青结合料，使沥青膜的厚度变薄，又影响混合料的耐久性。配合比设计不能到达满意的效果，所以集料的多种性质都需要综合平衡考虑。

3.1.1 粗集料技术指标与标准

沥青路面用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等，但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。粗集料必须由具有生产许可证的采石场生产或施工单位自行加工。粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量应符合表7的规定。当单一规格集料的质量指标达不到表中要求，而按照集料配比计算的质量指标符合要求时，工程上允许使用。集料在进入拌和机前，需经200℃左右的高温，有些常用的石料如花岗岩、玄武岩、石灰岩等有可能因此发生质量上的变化；对受热易变质的集料，宜采用经拌和机烘干后的集料进行检验。

表7 沥青混合料用粗集料质量技术要求

高速公路、一级公路沥青路面的表面层(或磨耗层)的粗集料的磨光值应符合表8的要求。除SMA、OGFC路面外，允许在硬质粗集料中掺加部分较小粒径的磨光值达不到要求的粗集料，其最大掺加比例由磨光值试验确定。

表8 粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求

粗集料与沥青的粘附性应符合表8的要求，当使用不符要求的粗集料时，宜掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用，必要时可同时在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥落剂，也可采用改性沥青的措施，使沥青混合料的水稳定性检验达到要求。掺加外加剂的剂量由沥青混合料的水稳定性检验确定。

从《公路沥青路面施工技术规范》的粗集料技术指标中可看出，我国特别重视压碎值，其实世界上使用最多的是洛杉矶磨耗值，压碎值是以前英国标准BS 812中的老方法，在欧洲新标准EN 13043：2002及英国BS EN 1097-2：1988方法中，都已经取消了压碎值，改为洛杉矶磨耗值及冲击值指标是值得注意的变化。冲击值的试验方法与我国的有所不同。

3.2 集料标准化加工质量控制指标

集料标准化加工质量控制指标主要用于生产过程中的质量控制。

3.2.1粗集料质量控制指标

我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）规定，沥青层用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等，但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。粗集料必须由具有生产许可证的采石场生产或施工单位自行加工。

粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量符合相关技术规定。当单一规格集料的质量指标达不到要求，而按照集料配比计算的质量指标符合要求时，工程上允许使用。

上面层沥青混合料的粗集料宜选择二次反击破碎的玄武岩、花岗岩或辉绿岩等硬质石料。针对广东省的实际情况，适当提高了粗集料的压碎值、含泥量标准。当采用花岗岩石料时，应采取适当措施提高沥青混合料的水稳定性，包括：掺加水泥或消石灰、使用粘度较高的改性沥青、在沥青中掺加抗剥落剂和使用碱性细集料等。

根据以上分析，结合广东省交通运输厅的《沥青路面应用技术指南》，考虑到广东省气候条件，提出的粗集料相关指标要求见表8至表11。

表8 广东省沥青混合料用粗集料的技术要求

②用于高速公路、一级公路时，多孔玄武岩的视密度可放宽至2.45g/cm3，吸水率可放宽至3%，但必须得到建设单位的批准，且不得用于SMA路面；注：①坚固性试验可根据需要进行；

③对S14即3～5规格的粗集料，针片状颗粒含量可不予要求，<0.075mm含量可放宽到3％。

表11 广东省沥青混合料用粗集料规格

粗集料遵循就地取材的原则，结合广东省目前高速公路的实际使用情况，常用的粗集料的分级增加了S7C、S8C、S9F，这对目前的规范是一个改进。即在表11中增加了S7C、S8C、S9F三种规格集料，因为《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004规定的集料规格S7和S8的粒径范围大，加工出来的集料易离析，使生产过程中混合料的级配难以控制，新增的S7C和S8C，将集料的规格进一步细化，为配制AC-25、ATB-25提供较合适的集料，实践表明可大大减少离析，级配波动小。S9F适用于AC-16、SMA-16、OGFC-16混合料的配制，如采用S9规格的集料，拌和楼溢料现象较为严重，不经济。

3.2.2细集料质量控制指标

沥青混合料的细集料细集料宜采用机制砂，应洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当的颗粒级配。对于上面层沥青混合料应使用石灰岩细集料，禁止使用花岗岩细集料。其技术要求见表12 和表13 。

沥青路面细集料S16规格集料在0.075mm的通过率限制为8~12%，而《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中S16规格集料在0.075mm的通过率为0~15%，本规定对小于0.075mm含量要求更严，有利于减少细集料中的含泥量，增加集料与沥青的粘附性，同时对细集料的级配提出了严格的要求。

对于细集料加工控制关键指标之一，就是要控制0.075mm的通过率，目前在实际生产过程中，达到这个指标有一定的困难。主要原因是：（1）集料生产过程中，石场还没有普遍采用引风式除尘设备，导致0.075mm的通过率达不到指标的要求；（2）在集料加工中，宜采用引风式除尘设备，由于水洗设备没有解决石场加工中的扬尘问题，极易对集料二次污染，同时，水洗对水的流量要求高，易造成对环境的污染，而引风式除尘方式，解决了场地的扬尘问题，同时又可以很好地解决细集料中0.075mm的通过量，所以是一种好的除尘方式。利用引风式除尘方式时，要求在碎石设备上安装引风管，同时也要在振动筛上安装引风管，在调试生产中及时检查0.075mm的通过量，直到满足指标要求为止。

3.3 集料标准化加工质量控制体系

每种规格集料都有一个公称最大粒径，应以其对应的标准筛筛孔的通过率作为加工质量监控指标，其目标值为95%，建议验收标准建议为90%-99%，建议S16验收标准为80%-99%。

集料加工过程中，检验各种规格集料在相应控制筛孔通过率的均值是否符合验收标准的要求，以及各种规格集料的级配变异系数的大小。因此在集料加工过程中，每天生产中，要对集料通过关键筛孔进行检验，并将检验数据汇总建立台账，当数据发生变异时，应及时检查生产线进行调整。为保证需要仪式料的加工质量，保证集料质量的稳定是第一位的。