用于路面基層中的機(jī)軋河灘料的加工工藝研究

趙洲清

（云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院，云南 昆明 650051 ）

1 前言

河灘料的石料品種組成多樣包括漂石、卵石、礫石、砂、粉(粘、膠)粒等，其形狀、粒徑、力學(xué)性能各異。為了保證機(jī)軋河灘料碎石質(zhì)量，河灘料的原料選擇很關(guān)鍵。在選擇河灘料原料時(shí)要求粒徑盡可能大一些，避免碎石中含有過多的粒徑較小的渾圓狀顆粒。因?yàn)槿绻訛┝狭竭^小，進(jìn)入碎石生產(chǎn)線后很難被破碎，會導(dǎo)致最終碎石的棱角性不滿足要求。而要得到符合要求的河灘料，就必須選擇合適的破碎機(jī)進(jìn)行破碎。一方面，根據(jù)項(xiàng)目中碎石使用量的需求來選擇相應(yīng)生產(chǎn)能力的破碎機(jī)，另一方面，根據(jù)工程的質(zhì)量要求和石料來源的特點(diǎn)結(jié)合破碎機(jī)的破碎效果，來選擇具有相應(yīng)破碎機(jī)理的破碎機(jī)。

本文針對河灘料原料的技術(shù)指標(biāo)和檢測方法進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)對河灘料的加工工藝進(jìn)行研究，包括：破碎工藝流程的設(shè)計(jì)、破碎設(shè)備的選擇，破碎機(jī)以及篩分機(jī)的選擇。

2 河灘料集料技術(shù)指標(biāo)及檢測方法

河灘料是由天然砂礫經(jīng)過常年的水流沖刷和運(yùn)輸形成的。因缺少人為加工，河灘料的粒徑大小各異，并且各個(gè)河段或位置的河灘料粒徑組成差異較大。因此要選定那些滿足路用性能要求的石料就要采取一定的方法，可以選定合適的實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)該河灘料的各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足要求。根據(jù)集料的檢測指標(biāo)要求結(jié)合河灘料的獨(dú)特屬性，提出河灘料的檢測指標(biāo)及其所采用的方法。

表1 河灘料的檢測指標(biāo)

指標(biāo)1：粒徑分布。對河灘料樣品進(jìn)行粒徑分析實(shí)驗(yàn)，確定篩分實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否在公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范所規(guī)定的范圍之內(nèi)。

指標(biāo)2：密度和吸水率。河灘料的密度及吸水率直接影響到配合比的設(shè)計(jì)結(jié)果和混合料的路用性能。在密度試驗(yàn)之前需先區(qū)分河灘料的粗細(xì)情況，才能選擇到相應(yīng)的密度檢測方法，根據(jù)公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程來進(jìn)行密度的檢測，看結(jié)果是否滿足國標(biāo)對路用集料的質(zhì)量要求。

指標(biāo)3：含泥量。因?yàn)楹訛┝系漠a(chǎn)地特點(diǎn)，需進(jìn)行含泥量試驗(yàn)。在含泥量試驗(yàn)之前需先將河灘料分成粗細(xì)兩部分，分別檢測含泥量的值。

指標(biāo)4：塑性指數(shù)。河灘料的液塑性指數(shù)的測定選用細(xì)集料進(jìn)行試驗(yàn)，具體試驗(yàn)方法依據(jù)公路土工試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。試驗(yàn)后判定細(xì)集料是否能夠滿足公路路面基層施工規(guī)范的技術(shù)要求。

指標(biāo)5：壓碎值。壓碎值對于路面強(qiáng)度的貢獻(xiàn)很關(guān)鍵，是重要的控制指標(biāo)。對于粗集料的壓碎值試驗(yàn)，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程對于試樣材料的粒徑做了明確的規(guī)定。鑒于河灘料未加工之前成分和級配組成復(fù)雜的特點(diǎn)，本文認(rèn)為有必要選取不同粒徑范圍的集料進(jìn)行試驗(yàn)。通過非標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)測定該河灘料的壓碎值是否能夠滿足國家規(guī)范對于路面基層、面層用粗集料強(qiáng)度要求。

指標(biāo)6：針片狀顆粒含量。河灘料該指標(biāo)的要求可參照公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行，其對用于粗集料針片狀顆粒含量有明確規(guī)定。

3 破碎工藝流程的選擇

本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合，即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng)。其流程如圖1 所示：

圖1 河灘料生產(chǎn)流程圖

河灘料加工工藝包括兩個(gè)核心環(huán)節(jié)，一個(gè)是“預(yù)篩分”環(huán)節(jié)，作用包含三個(gè)方面：

去除天然河灘料中的雜質(zhì)、污物，起到初級除塵去污的作用；

2）得到粒徑滿足要求的初級河灘料。初級河灘料的使用須視情況而定，必要時(shí)須進(jìn)行二次破碎和篩分；

3）得到用于二次破碎的母材，對于天然河灘料中的超粒徑碎石，作為二次加工的母材使用，用于生產(chǎn)破碎河灘料；

另一個(gè)是“二次破碎”環(huán)節(jié)。此環(huán)節(jié)針對篩分后篩面留下的超粒徑石料，選擇合適的破碎設(shè)備進(jìn)行二次破碎。根據(jù)石料的產(chǎn)量需求來選擇破碎機(jī)的型號，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的集料規(guī)格來配置振動篩的篩孔尺寸。

4 河灘料破碎設(shè)備的選擇

破碎系統(tǒng)是碎石生產(chǎn)線的主要裝備，它由控制器、給料機(jī)、反擊式破碎機(jī)、輸送設(shè)備、兩套振動篩等裝配而成。完整的生產(chǎn)線還需配備裝載機(jī)和運(yùn)輸車。其中，反擊式破碎機(jī)是該系統(tǒng)中的比較關(guān)鍵的設(shè)備。

根據(jù)河灘料特性，河灘料原材料大部分粒徑小于500mm，且含有大量的渾圓狀顆粒，棱角性較差。因此，可以將預(yù)篩分過后的河灘料粗集料直接投入反擊式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，而不需要進(jìn)行初步破碎（無需鄂式破碎機(jī)）。反擊式破碎機(jī)適用于用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料，破碎出的石料形狀接近立方體、大小均勻，針片狀含量不高。反擊式破碎機(jī)的數(shù)量和型號可結(jié)合成本控制，根據(jù)工程需求和產(chǎn)量來選擇，其中，數(shù)量可選擇一至兩臺。計(jì)算一臺反擊式破碎機(jī)是否滿足工程需要的方法：若正常工作時(shí)生產(chǎn)能力為80t/h，按每天工作15 小時(shí)、每月有效工作日為22 天來計(jì)算，每月可以破碎集料80×15×22＝26400t，五個(gè)月能生產(chǎn)18 萬噸。

5 采用合理的破碎篩分工藝

本文推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合，即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng)。在這兩套破碎系統(tǒng)中，與常規(guī)的破碎不同之處在于多了一套預(yù)篩分設(shè)備，少了一套初步破碎設(shè)備。這是由于河灘料與普通巖石相比，本身粒徑比較小，細(xì)料比較多，所以不必進(jìn)行初步破碎，而期間夾雜的小于30mm 的集料可以提前篩除，不必進(jìn)入破碎機(jī)。

因此，采用預(yù)篩可以大大提高產(chǎn)量，避免細(xì)料阻塞破碎機(jī)。由于河灘料較為潮濕，預(yù)篩分時(shí)可適當(dāng)灑水，避免篩孔堵塞。此外，預(yù)篩分不僅可以大大提高河灘料生產(chǎn)效率，還可以去除河灘料中的污物和雜質(zhì)，對于控制河灘料成品質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。

6 設(shè)置適當(dāng)?shù)恼駝雍Y

云南省內(nèi)常用的振動篩主要有圓振動篩和簡單往復(fù)篩兩種，河灘料軋制中，兩種篩分設(shè)備均可選擇。圓振動篩宜配置方孔篩，往復(fù)篩宜配置圓孔篩。

根據(jù)破碎機(jī)的產(chǎn)量和破碎石料粒徑大小，選用配套的篩分機(jī)。篩面采用金屬絲編織而成，由于金屬絲自身的屬性，不容易粘附石屑，可以提高篩分機(jī)的工作效率。篩面的傾角一般在5～15°，根據(jù)集料的規(guī)格要求，篩面可分三到四層不等。要軋制水泥穩(wěn)定碎石用集料，其篩孔（方孔篩）尺寸要根據(jù)混合料中礦料級配通過率和規(guī)范中集料單級配要求而定，選擇合適的篩孔尺寸很關(guān)鍵。本文建議把集料分為4 檔，分別為：1#料（20-30mm）、2#料（10-20mm）、3#料（5-10mm）、4#料（0-5mm），對應(yīng)的篩網(wǎng)尺寸分別為：32mm，22mm，12mm，7mm。

如果加工出來的四種不同規(guī)格的集料，單級配不符合要求，或按一定比例摻配不能滿足設(shè)計(jì)的要求，就要調(diào)整篩孔尺寸的大小，直到滿足要求為止。

篩孔的確定還要考慮的破碎和使用的均衡性，也就是各種規(guī)格的破碎料的產(chǎn)量比例要與生產(chǎn)混合料時(shí)所使用的比例相接近，否則有的規(guī)格集料出現(xiàn)剩余，有的不夠用，發(fā)生比例失調(diào)現(xiàn)象，對生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都不利。

7 小結(jié)

本文針對河灘料品種組成多樣的特點(diǎn)，對其原材料的技術(shù)指標(biāo)和檢測方法進(jìn)行了探討，包括密度、吸水率、含泥量、塑性指數(shù)的指標(biāo)。重點(diǎn)對河灘料的加工工藝進(jìn)行研究，包含破碎工藝流程的選擇、河灘料破碎工藝的選擇、破碎設(shè)備的選擇，對于破碎篩分工藝以及振動篩的設(shè)置也進(jìn)行了詳細(xì)的探討。推薦兩套常用的河灘料破碎系統(tǒng)組合，即簡單往復(fù)篩破碎系統(tǒng)和圓振動篩破碎系統(tǒng)；推薦采用反擊式破碎機(jī)用來破碎如河灘料般粒徑較小的石料；建議根據(jù)破碎機(jī)的產(chǎn)量和破碎石料粒徑大小，選用配套的篩分機(jī)。