合徐⾼速公路路⽤碎⽯破碎技术
⼀项⽬简介及背景
1 项⽬简介
合徐⾼速公路南起合肥，北⾄徐州，是京福⾼速公路的⼀部分。本次所建设的合徐⾼速公路路⾯⼯程，全长149km，共分五个合同段，北京城建集团承建本⼯程的第三合同段（K181+000~K209+370），主线全长28.37km，其中包括两个互通⽴交区。路⾯设计宽度为28m，双向四车道。主要⼯程内容：基层36cm⽔泥稳定碎⽯，中、下⾯层分别为6cmAC-20Ⅰ型沥青混凝⼟，抗滑表层为4cm的AK-13A型沥青混凝⼟，以及透封层和路肩⼯程。 2 项⽬背景
本⼯程地点位于安徽省皖北地区。本项⽬中沥青混凝⼟中、下⾯层碎⽯集料⽤量很⼤，18万吨左右，⽽且对碎⽯集料的质量要求⾼，很多标准⾼于国家规范，特别是对碎⽯集料的单级配、合成级配要求很⾼。⼯程中规定沥青混合料中、下⾯层的集料，必须由四种不同粒径的碎⽯组成，中、下⾯层的AC-20Ⅰ型混合料为改进型，与国家规范中的矿料级配通过率有所不同。针对以上要求，我们⾸先考虑外购碎⽯ 集料，但是考察了当地的所有⽯料加⼯⼚，通过对取回的集料样品做试验，发现碎⽯的规格不符合要求、合成级配达不到要求、针⽚状含量不合格、细集料粉尘含量超标。可以看出当地所加⼯的碎⽯普
遍质量差，不能满⾜⼯程需要。
⾯临的最⼤问题就是沥青混凝⼟中、下⾯层碎⽯集料很难采购到。如果不到合理级配的碎⽯，沥青混凝⼟中、下⾯层将⽆法施⼯，直接影响⼯程进度。通过对以上问题的分析和研究，我单位决定采取⾃⼰破碎加⼯碎⽯集料。从⽯料⼚采购⼤块⽯料，进⾏现场破碎⽣产，根据规范和图纸的要求，⾃⼰选择破碎机械，破碎场地设置在沥青混凝⼟拌和站内。⾃⼰破碎碎⽯既可以有效的控制碎⽯质量，⼜可以降低⼯程成本。⽯料破碎的关键是要处理好两个问题：⾸先选择好适合本⼯程的破碎机械；其次要确定好振动筛的筛孔尺⼨，使⽣产出的各种碎⽯集料符合单级配和合成级配的要求，并且各种技术指标要达到规定要求。这些直接关系到沥青混凝⼟的质量。
3 ⼯程中粗、细集料的质量要求
中、下⾯层集料采⽤⽯灰岩，粗集料应采⽤⽯质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近⽴⽅体颗粒的碎⽯，要严格控制针⽚状颗粒含量，以确保粗集料的质量，粗集料的质量要求见表1
粗集料的质量要求表1
细集料采⽤坚硬、洁净、⼲燥、⽆风化、⽆杂质并有适当级配的⼈⼯扎制的机制砂，细集料应与沥青有良好的粘结能⼒，视密度不⼩于2.5g/cm3，砂当量不⼩于60%，⽔洗法0.075mm以下颗粒含量不⼤于10%。细集料筛孔通过率见表2。
细集料筛孔通过率表2防老剂rd
沥青混凝⼟矿料级配通过率表3
⼆碎⽯加⼯关键技术
1 ⽯料⼚选择
本⼯程中、下⾯层需要碎⽯集料18万吨左右，要到附近的⼭上采购⽯料，⽤⼤粒径⽯料进⾏破碎⽣产，加⼯成26.5mm以下不同规格的碎⽯集料。破碎机安装在本⼯程的拌和站内，在场站建设时已经
考虑破碎机的位置、⽤电量和占地⾯积。
根据图纸和规范的规定，结合业主的要求开始初步选择⽯料供应⼚，主要技术和试验⼈员去考察⽯料⼚，对⽯料⼚的要求是：（1）⽯料的岩性必须为⽯灰岩，⽽且⽯料要⼲净均匀。
（2）⽯料⼚的规模⽐较⼤，必须满⾜破碎⽣产的需要。
（3）选择好与破碎机要求尺⼨的⽯料，能提⾼破碎效率。
考察了三个⽯料⼚，经初步考察合格后，取⼀些有代表性的⽯料样品带回做试验，参照JTJ054-94《公路⼯程⽯料试验规
程》，初步试验内容包括岩性鉴定、压碎值、坚固性、洛杉机磨耗损失以及岩⽯对沥青的粘附性。岩性鉴定要在省地质地矿研究院鉴定，坚固性和洛杉机磨耗损失要在省检测中⼼试验，压碎值和粘附性可以在⼯地中⼼试验室试验，经试验检测选定了符离集⽯料⼚，其产量、质量等情况都符合⼯程的要求。
⽯料破碎系统初端图1
2 破碎机的选择
2.1 破碎系统的组成
⽯料破碎机的选择，根据⼯程中碎⽯总⽤量和周期⽤量，选定不同产量的破碎机，根据⼯程质量要求，选定不同破碎机理的破碎机。并且考虑场地占⽤，电量负荷以及环境保护的要求，破碎机需安装在距离居民住宅、农⽥较远，并且在下风⼝为宜，⼯作时要产⽣噪⾳和扬尘污染，也要考虑到运送⽯料⽐较⽅便等因素。
⼀套破碎系统包括控制器、给料机、破碎机、除尘设备、输送设备、振动筛等，见图1所⽰，另外还要配备装载机和运输车。
控制器是整套机械运⾏的电路控制系统，由变压器、电缆线和电闸箱组成。它们的选择，要根据整套破碎机械的总功率⼤⼩确定。
给料机是向破碎机和筛分机送⽯料的设备，当原料较⼩时，⼀般⽤带式给料机；原料较⼤时⽤重型板式给料机。
破碎机是整套设备的核⼼，任务是将⼤粒径⽯料破碎成⼩粒径碎⽯，⼀套联合碎⽯⽣产线可有多台破碎机组成。
振动筛的作⽤是，将破碎后的⼩粒径碎⽯进⾏筛分，通过筛分可以分离出不同规格的碎⽯。
输送设备的作⽤是，⾸先把待破碎的⽯料输送到破碎机中；其次破碎出的⽯料输送到振动筛上；再次把振动筛筛分合格的⽯料输送到指定地点，同时把振动筛筛分出不合格的⽯料重新送回到破碎机⾥。
除尘设备是环保装置，能除去破碎机⼯作时产⽣的灰尘和集料中
多余的粉尘，根据要求选择不同功率的除尘设备。
⽯料破碎系统末端图2
家庭智能控制系统破碎⼯艺流程图图3
近⼗⼏年来，由于⾼等级公路⼯程飞速发展，沥青混凝⼟中碎⽯集料的需求量越来越⼤，所以⽯料破碎机被⼴泛使⽤，其作⽤是将⼤粒径的⽯料破碎成不同规格的⼩粒径碎⽯，达到要求后应⽤到⼯程中。在道路⼯程中使⽤⽐较多的破碎机械有：
a、颚式破碎机主要由固定颚板和活动颚板组成，见图4所⽰。⼯作
原理是活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动，⽯料在两颚板之间被压碎。它可以破碎硬度和粒径较⼤的⽯料，但是出料粒径
b、
械成本低，⽣产效率较⾼。但是破碎出的碎⽯针⽚状含量较⾼，不适合⾼等级公路⼯程使⽤。
进⼀步被破碎。它适⽤于细碎的中硬度⽯料，破碎出的集料粒径
如果按每天⼯作15⼩时，每⽉有效⼯作⽇为22天计算，每⽉可以破碎集料80×15×22＝26400t，五个⽉能完成18万吨的破碎任务。如果选⽤产量较⼤的破碎机就增加了成本。从九⽉份正常⽣产，到第⼆年四⽉份破碎任务可以结束。根据施⼯计划在四⽉份以后才开始⼤规模使⽤集料，完全可以保证沥青混凝⼟的正常⽣产。所以本⼯程选⽤⼀台产量为80t/h的破碎主机是可以满⾜⼯程要求的。
反击式破碎机主机图8
筛片2.4 破碎机的破碎原理
pm2.5治理
固体物料在外⼒的作⽤下，克服了分⼦间的内聚⼒，使固体物料外观尺⼨由⼤变⼩、物料颗粒的⽐表⾯积由⼩变⼤的过程，称之为破碎。由于天然的⽯料粒径⼤⼩不均，⽽且不能形成规定的级配要求，所以要⽤破碎机将粒径较⼤的⽯料破碎后，⽤筛分机筛分出不同粒径的碎⽯，满⾜⼯程使⽤。
本⼯程采⽤反击式破碎机破碎⽯料，反击式破碎机是⼀种新型的、⾼效率的冲击式破碎机，反击式破碎机的⼯作部件为带有板锤的
⾼速旋转的转⼦，喂⼊的⽯料，在转⼦回转范围受到板锤冲击，并被
⾼速抛向反击板，再次受到冲击，然后⼜从反击板反弹到板锤，继续重复上述过程，在往返途中，物料间还有相互撞击作⽤。由于物料受
2.5 反击式破碎机的优点
a 发挥了冲击破碎作⽤，使物料在受到⾼速的、反复多次打击、反击和相互撞击的冲击后，物料沿着薄弱部分进⾏选择性破碎，因此它的破碎效率⾼，动⼒消耗低。
b适应性强，尤其对⽯灰岩等中硬脆性物料更为适宜。
c破碎出的集料粒径较⼩，破碎⽐⼤，⼀般在20左右，⾼的可达50~60，可以减少破碎段数，简化⽣产流程，节约投资。
d结构简单，⼯作中⽆显著不平衡振动，操作维护修理⽅便。
缺点是板锤和反击板磨损快，⼯作时噪声较⼤，产⽣的粉尘也⼤。
2.6 常⽤反击式破碎机型号
零时刻
常⽤反击式破碎机的规格和主要技术参数表4
3 筛分机的选择
由于直线振动筛结构简单，⼯作效率⽐较⾼，⽽且维修⽐较⽅便，所以在建筑⼯程破碎加⼯中被⼴泛
采⽤，主要⼯作部件由筛箱、筛⽚、振动器、接料⽃和排料⽃组成。
3.1 筛分机的⼯作原理
直线振动筛的⼯作原理，是依靠两组反向同转速旋转的偏⼼质量所产⽣的离⼼⼒的合成⽽实现的。偏⼼质量在旋转时所产⽣的离⼼⼒，在轴⼼连线⽅向上相互抵消，在轴⼼连线的垂直⽅向则相互重叠，形成直线运动轨迹。当合成激振⼒通过振动筛箱的重⼼时，运动轨迹为直线形式。筛箱中的筛⽚可以有多层，从上到下筛⽚的筛孔尺⼨逐渐变⼩。被破碎的⽯料最先通过最上⾯的⼤孔径筛⽚，⼩于筛孔尺⼨的⽯料逐级被分离。被分离成不同规格的集料从筛⽚末端排出，通过输送带输送到指定地点。破碎出的⽯料，超⼤粒径的被筛分出来重新送到破碎机中，进⾏再次破碎直到达到要求为⽌。
3.2 筛孔尺⼨的确定
根据破碎机的产量和破碎⽯料粒径⼤⼩，选⽤配套的筛分机。破碎路⽤碎⽯时⼀般采⽤直线振动筛，筛⾯采⽤⾦属丝编织⽽成的，由于⾦属丝筛⾯质量轻，开孔率⾼，⽽且在筛分⼯程中，⾦属丝⾃⾝所具有的弹性，使筛⾯做⾼频振动，不易使细物料粘在筛⾯上，提⾼筛分效率。筛⾯的倾⾓⼀般在5~15°，根据集料的规格要求，筛⾯可
分三到四层不等。筛孔（⽅孔筛）尺⼨要根据混合料中矿料级配通过率和规范中集料单级配要求⽽定（JTJ032-94《公路沥青路⾯施⼯技术规范》）。选择合适的筛孔尺⼨很关键。
如本⼯程中沥青混凝⼟中、下⾯层为AC-20Ⅰ。最后确定的筛孔尺⼨为：22.5、15、9、5mm。可筛分出四种规格的碎⽯，分别为1#料（15-22.5）、2#料（9-15）、3#料（5-9）、4#料（0-5）。通过试验，把以上四种集料按⽐例掺配，可以得到图纸要求的混合料的级配。如果加⼯出来的⼏种不同规格的集料，单级配不符合要求，或按⼀定⽐例掺配不能满⾜图纸的要求，就要调整筛孔尺⼨的⼤⼩，直到满⾜要求为⽌。筛孔的确定还要考虑的破碎和使⽤的均衡性，也就是各种规格的破碎料的产量⽐例要与⽣产混合料时所使⽤的⽐例相接近，否则有的规格集料出现剩余，有的不够⽤，发⽣⽐例失调现象，对⽣产和经济效益都不利。
3.2.1 初定筛孔尺⼨
例如本⼯程中对筛孔尺⼨进⾏了多次调整，才得到满意的结果。根据图纸的要求，集料的最⼤粒径要⼩于26.5mm，⽽且⼤于19mm 的碎⽯⼩于5%，结合以往的⼯作经验初定筛孔为25、16、10、4可以筛分出四种规格的碎⽯，分别是1#料（16-25）、2#料（10-16）、3#料（4-10）、4#料（0-4）。各取⼀定数量的碎⽯进⾏筛分试验，从单级配筛分结果看，1#料偏粗，19mm筛孔的通过率偏⼩，按⼀定⽐例将四种料掺配，再添加⼀定量的矿粉，进⾏混合料试配⼯作，结果如下：
沥青混凝⼟矿料通过率级配曲线图10
不论怎样调整四种料的⽐例，混合料的合成级配曲线不能接近规范中值，特别是19mm的地⽅已经出下限了。不符合要求。
3.2.2 调整筛孔尺⼨
继续调整筛孔尺⼨，调整为22.5、16、10、4，⽣产出的各种碎⽯再加⼊⼀定量的矿粉，按⽐例掺配，通过调整四种料的⽐例，合成级配曲线可以接近规范中值，但四种料的掺配⽐例差别较⼤，四种料的使⽤⽐例为1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=30：20：18：27.5：4.5；四种料的⽣产⽐例为1#料：2#料：3#料：4#料=26：24：30：20。1#料的⽤量较⼤，但是⽣产出的量较⼩；3#料的⽤量较⼩，但是产量较⼤。⽣产⽐例与⽤量⽐例不协调，⽽且与⽣产出的四种料的⽐例差别较⼤，还是不理想。
沥青混凝⼟矿料通过率级配曲线图11
3.2.3 最后确定筛孔尺⼨
对筛孔做进⼀步调整，把1#料的间距调⼤⼀个百分点，这样1#料可以增⼤产量，3#料的间距缩⼩⼀个百分点，可以减⼩⼀些产量。筛孔尺⼨定为22.5、15、9、5把⽣产出来的四种料按⽐例掺配，通过调
整，合成级配曲线⽐较理想。⽽且四种料掺配⽐例差别缩⼩了，为1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=27：21：21：26.5：4.5，四种料的⽣产⽐例为1#料：2#料：3#料：4#料：矿粉=29：22：27：22。从上⾯看1#料、2#料的⽣产⽐例与使⽤⽐例⽐较接近；3#料的⽣产⽐例⼤于使⽤⽐例，要有剩余；4#料的⽣产⽐例⼩于使⽤⽐例，要出现短缺。可以把3#料多余的部分做为⽣产4#料的原料，正好补充4#料的不⾜。
沥青混凝⼟矿料通过率级配曲线图12
如果通过调整筛孔尺⼨，还不能得到规范要求的碎⽯，还可以调整振动筛的倾⾓，实现级配的改变，从⽽达到⼯程的要求。如果⽣产出来的集料粒径⼤于22.5mm 以上的较多，可以调整板锤和反击板之间的间距，间距变⼩，出料粒径变⼩；如果4#
料中粉尘含量超标，要适当的增加除尘器的功率。新型隔墙
直线振动筛图13
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