（上海中測行工程檢測咨詢有限公司，上海 200438）

1 瀝青路面常用集料材質(zhì)特性

1.1 瀝青路面常用石材

1.1.1 石灰?guī)r

石灰?guī)r簡稱灰?guī)r，屬于碳酸鹽巖，主要成分為方解石，次要礦物質(zhì)有白云石、粘土礦物和碎屑礦物，顏色有灰、灰白、灰黑、黃、淺紅、褐紅等，硬度一般不大，與稀鹽酸有劇烈的化學反應。堿性材質(zhì)，與瀝青粘附性好，具有良好的抗剝離性。巖石見圖1所示。

圖1 石灰?guī)r

1.1.2 玄武巖

玄武巖是一種基性噴出巖，以基性長石和輝石為主要礦物成分，次要礦物有橄欖石、副長石（如霞石）、沸石、角閃石及黑云母等。質(zhì)地致密，比重比一般花崗巖、石灰?guī)r、砂巖、頁巖重。

巖石均為暗色，一般為黑色，有時也呈現(xiàn)灰綠、黑褐及暗紫色。偏堿性或中性材質(zhì)，壓碎值低，吸水率低，耐磨，與瀝青粘附性較好，其具有一定的抗剝離性。巖石見圖2所示。

圖2 玄武巖

1.1.3 凝灰?guī)r

凝灰?guī)r是一種火山碎屑巖，顆粒較細，小于2mm的火山碎屑物含量占50%以上，成分主要是火山灰，外貌疏松粗糙或致密，有層理的稱為層凝灰?guī)r。受礦物成分不同影響，顏色多樣，有紫紅色、灰白色、灰綠色等。偏酸性材質(zhì)，與瀝青粘附性較差，抗剝離較差。巖石見圖3所示。

圖3 凝灰?guī)r

1.1.4 花崗巖

花崗石是一種由火山巖漿在地表以下凝結形成的巖漿巖，是大陸地殼的主要組成部分，屬于深層侵入巖、酸性火成巖?；◢徥饕V物由長石、石英、黑云母組成，其中，長石含量40%-60%，石英含量20%-40%，顏色決定于成分的種類和數(shù)量?；◢徥伾话阌泻稚⒕G色、紅色和黑色等。酸性材質(zhì)，與瀝青粘附性差，抗剝離差。巖石見圖4所示。

圖4 花崗巖

1.2 瀝青混凝土常用集料技術指標

收集了近年來上海及浙江、江蘇等區(qū)域瀝青路面常用集料的檢測數(shù)據(jù)，對影響瀝青路面路用關鍵技術指標的檢測數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?。

表1 指標范圍參照表

1.2.1 壓碎值技術指標分析

在瀝青混凝土中，粗集料的骨架結構構成了荷載傳遞的主要路徑，是影響瀝青路面強度的關鍵技術指標之一。從表1可以看出，凝灰?guī)r和玄武巖的壓碎值優(yōu)于石灰?guī)r和花崗巖。但是，實際壓碎值和很多因素有關，比如針片狀就是一個重要因素，在剔除針片狀含量后，壓碎值會減小，隨著針片狀增加，壓碎值會變大，因此在原材料的選取中還要控制集料的針片狀顆粒含量。凍融循環(huán)和溫度高低同樣對集料的壓碎值有很大的影響，在凍融環(huán)境和溫差較大的地方，集料的選擇在壓碎值性能上也應相對提高。

1.2.2 磨光值和磨耗值技術指標分析

磨光值是反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標，石料的磨光值越高，表示其抗滑性越好。磨耗值是石料抵抗表面磨損能力的指標，石料的磨耗值越大，表示其耐磨性越差。從表1可以看出，玄武巖的抗滑性和耐磨性明顯高于其他三種石料。

1.2.3 粘附性技術指標分析

粘附性是控制瀝青混凝土水穩(wěn)定性的重要指標，其好壞嚴重影響瀝青路面路用性能和使用壽命。從表1中可以看出，石灰?guī)r粘附性最好，屬于堿性材質(zhì)，與瀝青有很好的抗剝性，花崗巖屬于酸性材質(zhì)，粘附性最差。粗集料粘附性不滿足規(guī)范要求時，用石灰水處理集料，或用水泥替代部分填料，或在瀝青中加入高分子類抗剝落劑等兩種或兩種以上綜合處理方法，以使瀝青混合料的水穩(wěn)定性符合要求。

1.2.4 吸水率技術指標分析

吸水率是反映粗集料空隙率的一個技術指標，吸水率越大，空隙率就越大。較大的空隙率容易產(chǎn)生瀝青剝落現(xiàn)象，在水和光及荷載的作用下加速老化；在瀝青混合料拌和時，空隙會吸入瀝青，增加瀝青用量，不利于成本控制。從表1可以看出，石灰?guī)r吸水率指標優(yōu)于其他三種石料。

1.2.5 視密度技術指標分析

視密度大小與集料強度、空隙率密切相關，同種石材視密度越大，強度越高，空隙率越小。視密度指標好壞直接影響瀝青路面強度和耐久性，也影響成本控制。從表1中可以看出，玄武巖和石灰?guī)r的視密度好于其他兩種石料。

2 不同機械及其加工特征

2.1 反擊式破碎機

反擊式破碎機又叫反擊破，廣泛應用于建材、礦石破碎，高速公路、礦山、化工等行業(yè)中大塊物料的破碎。將物料從進料口喂入，大塊的物料沿著篩面滑到轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)子的圓周上固定安裝有一定高度的板錘，啟動電動機，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，料塊與板錘撞擊破碎，獲得動能后又撞擊反擊裝置，然后又從反擊板上彈回到板錘作用區(qū)重新破碎，重復此過程，物料由大到小，直到被破碎至所需粒度，經(jīng)機殼下部的出料口卸出。其優(yōu)點是生產(chǎn)的集料顆粒形狀好，接近立方體，并有適當棱角，針片狀含量小，拌和成瀝青混凝土時，立方體形狀使瀝青混凝土和易性好，易于壓實，顆粒間棱角在荷載作用下相互嵌擠，咬合力增強，內(nèi)阻摩擦力增大，提高了強度，同時又具備良好的抗滑性能。反擊式破碎機生產(chǎn)的集料最適用于瀝青路面工程，路用性能和耐久性均大幅提高。其缺點是破碎比小，需頻繁更換反擊錘和反擊襯板,當反擊錘和反擊襯板間距偏大大時，所生產(chǎn)的集料會隨著間距變大而針片狀顆粒含量增多；維修復雜，運營費用高。

圖5 反擊式破碎機及工作原理

2.2 顎式破碎機

顎式破碎機在礦山、建材、基建等工程中主要用作粗碎機和中碎機。按照進料口寬度大小分為大、中、小型三種，進料口寬度大于600mm的為大型機器，進料口寬度在300-600mm的為中型機，進料口寬度小于300mm的為小型機。運作原理為模擬動物的兩顎運動，依靠兩塊顎板的相互作用將石料破碎，一塊是固定顎板(定顎),上端略外傾(或垂直)固定在機體前壁上,另一塊是活動顎板(動顎),有一定傾斜角度,與固定顎板形成上大下小的破碎腔。工作時，電動機驅(qū)動皮帶和皮帶輪，動顎靠近定顎時，破碎腔里的物料受到擠壓、劈裂、彎折被破碎；動顎遠離定顎時，被破碎的小于一定粒度的物料從下部排料口排出。電動機連續(xù)轉(zhuǎn)動，顎板重復此運動，實現(xiàn)批量生產(chǎn)。其優(yōu)點為構造簡單，性能可靠，操作簡單，維修簡便，運營費用低，破碎比大，產(chǎn)品粒度均勻；缺點是破碎機在工作時可能出現(xiàn)返料現(xiàn)象，生產(chǎn)的集料針片狀顆粒含量多，針片狀顆粒超標直接影響瀝青混凝土的和易性，導致施工難度大，拌和與攤鋪過程中易產(chǎn)生離析，難壓實，碾壓時針片狀顆粒易折斷，壓實度難以滿足要求。

圖6 顎式破碎機及工作原理

2.3 圓錐破碎機

圓錐破碎機比顎式破碎機、反擊式破碎機的破碎粒度細，廣泛運用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業(yè)等部門，根據(jù)破碎原理的不同和產(chǎn)品顆粒大小的不同，分為很多型號，有全液壓圓錐破碎機、多缸液壓圓錐破碎機和單缸圓錐破碎機等。在圓錐破碎機工作時，啟動電動機，通過傳動裝置（軸及齒輪）帶動偏心軸套轉(zhuǎn)動，受偏心軸套的迫動，動錐做旋轉(zhuǎn)擺動，動錐靠近靜錐的區(qū)段形成破碎腔，物料受到動錐和靜錐的多次擠壓和撞擊被破碎。動錐離開該區(qū)段時，該處已破碎至所需粒度的物料自由下落，從錐底排出。其優(yōu)點是破碎比大、生產(chǎn)效率高，是反擊式破碎機產(chǎn)量3-4倍，易損件消耗少、運行成本低，液壓保護及液壓清腔、自動化程度高，減少停機時間，維修簡便、操作使用方便；缺點與顎式破碎機類似，靠擠壓破碎粒料，生產(chǎn)的集料針片狀顆粒含量多。

圖7 圓錐破碎機及工作原理

2.4 碎石整形機

碎石整形機是一種物料自行沖擊式破碎機，是結合國外同類技術開發(fā)的高能低耗設備，是目前最理想的細碎和整形設備，廣泛用于礦山、砂石場、磨料磨具、水泥、耐火材料、鋁礬土、石英砂、金剛砂、玻璃等的中碎、細碎和整形。工作原理是物料由機器上部中心進料孔垂直落入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪內(nèi)，在葉輪內(nèi)迅速加速,在高速離心力的作用下,與另一部分以傘狀形式分流在葉輪四周的物料產(chǎn)生高速撞擊破碎,物料在相互撞擊后一起沖擊到物料襯層或反擊塊上被反彈，后在葉輪和機殼之間形成物料渦流，物料在渦流內(nèi)多次互相撞擊、摩擦而粉碎,從下部排料口排出,通過篩分設備控制達到所要求的成品粒度。

圖8 碎石整形機及工作原理

碎石整形機加工的集料粒度均勻，顆粒形狀呈立方體，集料分檔清晰，級配好。拌和的瀝青混凝土和易性好，易于施工，壓實度高，施工后的質(zhì)量整體穩(wěn)定性好，較好地改善了因壓實不到位，空隙率偏大引起的水損害早期病害。但是隨著氣候升溫，重荷載運輸增多，碎石整形機加工的集料的弊端也慢慢顯現(xiàn)出來。這是因為集料在整形后，棱角少，拌和成瀝青混凝土后咬合力差，內(nèi)阻摩擦力變小，在夏季高溫和重車荷載作用下易產(chǎn)生光面、泛油、車轍、推移、擁包等早期高溫穩(wěn)定性病害；集料過少棱角，瀝青路面抗滑性能降低，對行車安全性存在一定的隱患；整形后細顆粒多，尤其0.3-0.6mm顆粒偏多，在配合比設計時，級配曲線上0.3-0.6mm易出現(xiàn)“駝峰”，由于破碎加工原因，0.3-0.6mm顆粒理論上是最圓滑的，在瀝青混凝土中形成起滾珠效應，在荷載作用下會引起高溫穩(wěn)定性病害。

3 結語

瀝青路面具有力學強度高、行車平穩(wěn)舒適、噪音小、易于機械施工及維護等特點，在交通建設中地位凸顯。集料作為瀝青混凝土中構成骨架的主要部分，是影響瀝青混凝土質(zhì)量的主要因素之一，選擇合適的集料對瀝青路面的性能有重要意義。本文從瀝青路面常用集料材質(zhì)特性和加工特征方面，結合日常檢測過程中積累的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，論述對瀝青混凝土的影響因素，對瀝青路面施工前碎石集料選取和加工設備配置有借鑒作用。