沥青混凝土路面机制砂生产技术及质量控制

发表时间:2016/6/13   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:欧雄宾
[导读] 细集料是沥青混合料的重要组成部分,对沥青混合料的路用性能有着重要影响。

欧雄宾
  (广东冠粤路桥有限公司,511450)
  【摘  要】近几年沥青混凝土机制砂得到了广泛的推广应用,机制砂已经是沥青混合料不可少的组成部分。结合广东地区的实际情况和本人参与机制砂生产项目的一些经验,就机制砂的生产准备、生产设备和工艺要求、设备调试和参数选定、质量管理和控制等方面进行了详细的阐述,以期对今后机制砂在高速公路沥青混凝土路面工程实际生产应用中提供借鉴经验。
  【关键词】机制砂;生产工艺;质量控制
  细集料是沥青混合料的重要组成部分,对沥青混合料的路用性能有着重要影响。石屑是目前工程中应用最广泛的路用细集料,但是石屑主要是破碎石料的下脚料,多为石料最薄弱部分,且含泥量较多,强度较差,质量难以控制。道路等级越高对细集料质量的要求就越高,机制砂由于颗粒规整,片状颗粒少,表观纹理丰富,粉尘含量低等优良物理特性,及对沥青混合料路用性能的改善显著等原因,近几年来普遍应用于沥青混凝土中上面层。
  生产机制砂主要原料有石灰岩、辉绿岩、玄武岩等。广东地区有着丰富的石灰岩料源,为机制砂稳定生产和推广应用提供了条件,而且日趋完善的加工设备及工艺使其生产质量得到保证,沥青混凝土路面机制砂的应用已成为必然趋势。本人参与过的江肇高速路面公路、广乐高速公路等路面项目以及现在的江罗路面项目,都采用了机制砂作为沥青中上面层细集料,也见证了其生产设备、技术、工艺的不断完善。从原来小规模石场采用整形机生产,到后来在沥青碎石反击生产线上加装整形机生产,到现在直接在沥青拌和料场安装封闭式新型制砂机(立轴冲击式破碎机)生产线,并进行了矿粉回收,既环保又经济。本文从机制砂生产线临建设施、生产设备、生产工艺、设备调试和参数选定、质量管理和控制等方面进行探索,总结了江罗路面项目机制砂生产的工艺技术及质量控制。
  1.机制砂生产线临建设施
  机制砂生产线占地约为1000m2,采用全封闭式生产,避免对料场其他材料造成二次污染。进料口和下料口采用输送皮带伸出封闭区,并搭设半封闭防雨棚。母材堆放区约500m2,搭设半封闭防雨棚,保证5~7天产生量,下雨天也可能进行生产。成品机制砂直接转运到沥青料场机制砂料仓堆放。为了减少运输过程中的扬尘对成品机制砂造成的二次污染,场地采用水泥混凝土硬,并做好场区道路的清扫和运输车辆轮胎的清洗工作,严禁泥土、杂物等污染集料。
  2.机制砂生产设备
  2.1 制砂设备:上海山启机械制造有限公司VSI-8518制砂机(立轴冲击式破碎机),采用双传动系统(两个90Kw电机),生产能力为40~50T/H。
  2.2 振动筛:上海山启机械制造有限公司2YZS-2160圆振动筛,振动频率870次/min,电机功率22KW。
  2.3 除尘器:由分级机、旋风机、除尘布袋、风机组成。
  2.4 矿粉储存罐3个,加装螺旋和气压泵。
  3.机制砂生产工艺
  用于加工机制砂的碎石宜采用针片状含量小、含泥量低的成品石灰岩集料,本项目采用5~10mm碎石进行加工。
  机制砂的加工生产线与碎石生产线相似,首先5~10mm碎石通过上料仓,经输料皮带进入到制砂机(立轴冲击式破碎机)破碎,后通过输料皮带进入振动筛筛分,超粒径部分返回上料仓,在制砂机和皮带口处都增设了除尘口,合格的机制砂进入到选粉机或分料器进行专门的抽粉,在抽粉时要对抽粉量时行专门控制。选粉机通过撒料、分级、成品收集三个过程实现粗细集料的分离,其工作原理是采用气分混合形成气-固两相流,使含尘气流产生旋转,粗粉粒获得较大的惯性离心力,也产生较大的离析径向运动速度,并以此实现粗细料分离,实际生产中,要根据不同的选粉要求配套相适宜的选粉机。生产中对细集料的含量要加强控制,在除尘和选粉机的双重作用下,有时会将0.075mm的细料合部清除,偏低的0.075mm通过率也将影响机制砂的使用性,干法生产出的机制砂石粉含量一般控制在8%~10%,粉料通过螺旋进入储存罐,通过试验,达到矿粉指标要求的作为矿粉使用,降低了生产成本。
  

  4.生产设备调试和参数选定
  4.1制砂机主机转子的线速度的确定
  转子速度越高,物料粒度越小,石粉含量越高。物料材质不同,相同转子速,破碎出来的成品级配也不同。根据设备厂家提供的三个常用的转子速度参数,在相同条件下,进行生产调试,试验结果表明转子速度设定为1600r/min时,成品级配较为符合要求。
  
   

  4.2 物料的含水量控制
  当物料含水量在一定范围内有较好的除尘效果,但当物料含水量过大则会降低机制砂的产量。当含水量大于3%时,机制砂和产量明显降低。其原因主要是在破碎腔内铁砧(或料垫层)表面产生了一层石粉垫,物料与铁砧发生碰撞时产生“地毯”效应,从而降低了破碎效果。含水量控制在1-3%时,破碎效果最佳。
  4.3 给料量的确定
  当给料量较小时,产量随给料量的增加而增加。当给料量达到一定量时,产砂量达到最大值。当给料量超过一定值时,产砂量有所降低。因为破碎腔内的石料流较大,转子抛出的石料大部分打在石料流上而不是打在铁砧上的缘故。在满足破碎机处理能力的情况下,给料量的大小要根据机制砂产量要求、设备除尘能力、成品合格情况等来确定。而给料量的大少可以通过改变下料口开口大小和上料皮带转速来实现。本项目给料量大小约为90T/H,上料皮带转速不变的情况下,下料口开至2/3处。
  4.4 振动筛参数设定
  振动筛采用圆振动筛,双层方孔筛网,每层筛网由4片拼成,为物料达到较好的筛分效率和处理量,根据振动筛厂家的经验筛网面的倾角出厂设定为20度左右。
  4.5 筛孔尺寸选定
  筛孔尺寸的大小是机制砂生产中一个重要参数,直接影响机制砂的质量和生产量,应根据物料岩性、制砂机破碎特点、机制砂粒型特点等选取合适的筛孔尺寸,按以往项目经验一般筛孔尺寸选用3.5mm或3mm,根椐试验筛分结果最终选定3mm。
  

  4.6 分级机除尘功率设定
  石灰岩机制砂生产过程中会有10~30%的石粉(小于0.075mm颗粒),分级机调节石粉含量主要是通过调整即时功率来控制。下面是分级机设定不同即若时功率的机制砂含粉量的生产调试结果,得出了分级机即时功率和石粉含量的关系曲线,入料机制砂含粉量为21.5%
  分级机功率与粉含量对应关系
  

  由上表可见,随分级机功率的增大,机制砂粉含量逐渐减小,当分级机功率为40~60 Kw时,机制砂粉含量为10.2~7.5%,结果较为理想。
  5.机制砂的质量管理
  5.1 机制砂的防离析措施
  机制砂是由大小不同的级配颗粒组成,必然会产生离析现象。在机制砂进入机制砂备料场堆放时,可以从机制砂的装卸料和堆放方式方面防止机制砂的离析现象。
  5.1.1 机制砂的装卸料防离析
  机制砂装卸料过程中,由于单一向车箱中央装料或自卸车车箱缓慢升起卸料造成料粒的滚落等,都会导致机制砂离析。为了减少以上情况产生的离析,可采取以下措施:①装料时,应向矩形车箱前、后、中三处按顺序堆放。当自卸车卸料时,粗料可以和细料再次进行混合。②自卸车在卸料时,在确保车体稳定的情况下,必须将车体大角度提升,使物料快速整体向后滑下,可以减少物料因为滚落产生粗料向外侧堆积。
  5.1.2 机制砂的递升倾斜堆放防离析
  采取正确的堆料方式是制配均匀混合料,使机制砂保持均匀的重要手段。采用大料堆很容易引起机制砂的离析,针对这种情况,对机制砂建立递升的倾斜堆料层,倾斜坡度不宜小于3:1,且堆料高度尽量不要超过5m(如下图)。
  
  5.2 建立和完善质量体系
  5.2.1从源头上控制机制砂的质量,对每批进场用于加工生产制机砂的5-10mm碎石,按沥青混凝土碎石的质量要求进行检测,不合格的材料不准进场。
  5.2.2 建立机制砂自检制度,每工作日生产的机制砂都要求进行抽样检测,上下午各检测一次,级配筛分、0.075mm以下含量、砂当量为必检项,并做好试验记录和台帐,未检或检验不合格的机制砂不得出厂。
  5.2.3 生产过程中不可随意改变确定的振动筛筛孔尺寸。调试确定的各个设备参数不得随意变动。定期对设备进行维护保养,确保正常生产。
  6.结语
  机制砂在生产过程会存在一定的变异性,因此加强对机制砂的技术支持与质量控制尤为重要。要做好生产过程中的质量控制,加强试验测检工作,通过数据对照,确保生产稳定可控,发现并及时解决问题,对机制生产进行标准化管理。
  参考文献:
  [1]朱俊利.机制砂生产现状与发展.矿冶,2001
  [2]蔡路,陈太林.人工砂的研究与应用.上海建材,2005
  [3]李智,张肖宁.沥青路面用机制砂的生产与应用研究.交通与计算机,2006

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