集料的加工工艺

集料的加工工艺

引言

沥青混合料中集料占用的比例约为95%，集料质量的好坏一沥青路面的使用性能有着密切的联系，关系到整个工程的质量，同时也是影响沥青路面寿命的重要环节。反映集料质量的指标包括：集料的化学成分、强度、棱角性、吸水率、针片状、软弱颗粒、粉尘含量、级配稳定性等。总的来说，集料的这些技术指标中，按其性质可以分为两类：一类是反映材料来源的“资源特性”，另一类是反映集料加工水平的“加工特性”，如级配组成、针片状含量、破碎面比例、棱角性、含沙量、粉尘含量等，这部分指标与加工生产设备和生产工艺密切相关。

因此，在料源既定的地区，集料质量的好坏实际上取决于集料的生产与供应。

1集料的加工组织

集料的材质性能指标，如压碎值、同沥青的粘附性、坚固性、软石含量与料源的石质有关，同加工方式的相关性很小，因此选择好的料源是保证集料质量的第一步。

料场采用统一的破碎设备及加工工艺：一级破碎采用颚式破碎机，二级破碎采用反击式或锤式破碎机。二级破碎的工艺流程可分为先筛后碎开式循环系统和先碎后筛闭式循环系统，先筛后碎开式循环系统是把一级破碎的集料先经过成品筛筛分后再进行二级破碎段的进料口进行破碎，先碎后筛二级破碎闭式循环系统是一级破碎机的排料全部给入二级破碎段的进料口进行破碎。图1即为先碎后筛二级破碎闭式循环系统的具体流程图。

振动筛的筛孔按照规范[2]规格料的规格布置，从而使生产的各档料按规范规格料的级配组成来控制。振动筛筛孔的选择参考美国沥青协会对等效筛孔的建议进行选择，见表2。

2.集料生产设备的比较

2.1颚式破碎机

颚式破碎机的工作原理：破碎机工作时，电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动颚皱起地靠近、离开定颚，从而对集料有挤压、搓、碾等多重破碎，使集料由大变小，逐渐下落，直至从排料口排出。

颚式破碎机的性能特点是破碎比大，集料粒度均匀，结构简单，工作可靠，维修简便，运营费用低，但生产出的集料扁平细长，颗粒含量较高。其给料粒径随设备型号不同也有差异，给料粒径范围较宽，大致为45mm-1000mm，且适用于破碎抗压强度不超过320MPa的各种物料，故颚式破碎机常用于集料的粗碎和中碎，即通常称为集料的头破过程中。

2.2圆锥式破碎机

圆锥式破碎机适用于破碎中等以上硬度的各种矿石，结构可靠、运转平稳、生产率高，生产出的集料粒径均匀，但给料粒径范围较窄，大致为35mm-300mm，主要用于集料的中碎和细碎，其处理能力受给料粒径、成品料规格、设备型号影像，大致为20t/h-600t/h不等。但是圆锥式破碎机也是通过挤压来减小集料尺寸的，因此扁平细长颗粒含量较高，只有靠近排料口的集料颗粒形状较好，而且石渣难以回收利用。

目前圆锥式破碎机主要用在低等级高速公路石料加工过程中，高速公路上很少采用。2.3反击式破碎机

反击式破碎机工作原理：利用高速旋转的转子板锤冲击集料，使集料以高速冲向前反击板，经撞击而破碎，当其反弹至板锤回转半径内时，再次受到冲击，此时被粉碎的集料又以高速冲向反击板，进一步得到破碎。如此反复，当备份随后的集料小于反击板下部衬板与板锤回转半径之间的间隙时，即被排出，因时靠冲击力来破碎集料的，因此可以得到较好的颗粒形状。米钱国内大部分省份已经明确要求沥青面层用集料必须采用反击式破碎机加工。近几年，反击式破碎机被广泛应用于高速公路沥青路面集料加工中。

反击式破碎机给料粒径范围较窄，一般处理粒径为100mm-500mm以下的物料，通常用于集料的二次加工，即所谓的二破、三破过程中，目前高速公路上常用的反击时破碎设备的处理粒径一般不超过350mm；对于岩石的抗压强度，不同设备处理能力不同，其最高处理能力不超过350MPa。

由于该设备是靠冲击破碎的，当加工硬度较大的集料时，设备的锤头、反击板磨损较大，经常需要更换，因此使用成本也较高。同时需要说明的是，应用经验表明，采用了反击式破碎机可以大大改观集料的颗粒形状，但也经常会出现针片状含量不符合要求现象，有事仅通过调整反击式破碎机自身生产参数来降低针片状含量是不经济的，此时最好的方法是采用整形设备对经反击破碎加工的碎石进行整形。

2.4冲击式破碎机

根据工作原理的不同，冲击式破碎机可分为“石打石”和“石打铁”两种；从目前应用情况看，“石打石”设备运行成本要低于“石打铁”设备，其应用更为广泛。

冲击式破碎机给料粒径要求较高，粒径太小或太大都影响破碎效果，适宜的粒径范围为10mm-70mm，该设备结构简单合理、破碎率高、针片状含量低，特别适用于加工机制砂或进行碎石整形，但其运行成本较高。采用冲击破进行整形后的集料颗粒形状和针片状含量均好于采用反击破加工集料。

3集料的加工控制

3.1级配控制

“规格料不规格”是中国沥青面层用集料的一个比较突出的问题，从碎石场采购的统一规格的集料，其颗粒组成的变异性常有显著差异。各档料级配变异性大将严重影响混合料级配的稳定，为此在生产面层集料时采取以下措施控制各规格料的级配变异性。

1）各料场统一筛面，并按照规范规格料的要求布置筛面的筛孔，要求生产的各规格料都必须满足规范规格料的级配要求。每天在皮带出口取样，对产品的颗粒组成进行筛分分析，发现异常应及时查找原因。

2）一般来说，规格越细的集料，其颗粒组成的变异性越大，由于该工程要用大量的石屑，为减小石屑颗粒组成的变异性，在生产石屑时把石屑分成0-3mm、3-5mm两档。

3）在集料生产时应充分注意颚式破碎机给料的稳定性，使振动筛满负荷分货使振动筛的给料流量稳定。颚式破碎机给料不稳定将影响到振动筛的给料流量，从而影响各档成品集料级配的稳定。振动筛给料流量减少，使振动筛由不充分筛分向充分筛分移动，从而将使各规格成品料变粗。

3.2针片状含量控制

针片状颗粒是指用游标卡尺测定集料最小厚度方向与最大长度方向的尺寸之比小于1:3的颗粒。针片状含量对沥青混合料的力学性能有重要影响，在轮载作用下针片状颗粒会进一步断裂，引起级配退化，断裂面呈无沥青粘合的状态。因此，沥青面层用集料应控制针片状含量，一般要求颗粒呈带棱角的立方形状。

一般认为，在任何一个破碎段，破碎比越大，集料的针片状含量就越多。因此，为生产出颗粒形状好的集料，应在保持总破碎比一定的情况下，使各破碎段的实际运行破碎比尽量