路面集料生产方法.docx
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路面集料生产方法
高速公路沥青路面集料水洗施工工法
（讨论稿）
江西省赣粤高速公路股份有限公司
江西省交通运输技术创新中心
二○○九年六月
1.前言
路面面层集料洁净程度和良好的表面黏附性能，是提高沥青混凝土路面质量的重要因素。
洁净的路面面层材料能减少路面施工对环境的污染，有效降低路面工程综合成本，经济效益和社会效益明显。
路面面层集料生产加工水洗工艺已在外省高速公路项目建设中普遍采用。
2008年10月18日开工建设的彭湖高速公路项目，敢于创新，在我省率先使用了沥青混凝土路面面层粗集料生产加工水洗工艺。
2009年5月19日，省交通运输厅在彭湖高速公路召开了路面材料质量控制现场观摩会，并向各在（新）建高速公路项目办公室下发了《关于高速公路路面增加面层集料水洗工艺的通知》（赣交基建字[2009]38号），明确由省交通科研院依托彭湖高速公路建设项目拟定全省高速公路沥青混凝土路面集料水洗施工工法。
2.工法特点
2.1集料通过三次破碎、四次筛分，能减少软弱颗粒含量和针片状含量，提高集料质量。
2.2制砂机配合大功率除尘设备，并在机制砂出料口设置风筒布，搭设钢架大棚，大棚四周挂设遮阳网，顶部设置喷水设施适量喷水，能有效减少扬尘和对周围环境的污染。
2.3采用在振动筛上方布置高压喷水管网，能全方位、快速、有效清洗集料，减少0.075mm以下颗粒含量。
2.4采用石灰水清洗集料，能提高集料表面洁净度和表面碱性，增强沥青的黏附性。
2.5采用五级沉淀池技术，循环利用冲洗水，确保用水清洁，能节约水资源。
3.适用范围
全省新（改）建高速公路建设项目沥青混凝土路面面层粗集料（≥4.75cm）生产加工。
4.工艺原理
本施工工法采用五级沉淀池循环利用冲洗水，通过3#振动筛上面布置的水管网喷射高压水流，可以快速全方位冲洗集料表面。
石灰水冲洗路面面层材料不仅提高了集料的洁净度，还改善了沥青与集料的黏附性，其工艺原理如下：
1、石灰水冲洗减少集料中含泥量及粉尘含量，可保证施工集料配合比的准确性，提高沥青与集料粘结性能。
2、石灰可以改善集料的表面性质。
一般的石灰岩矿粉的比表面只有2500～3500cm2/g,而石灰粉的比表面有7000cm2/g以上，导致沥青与集料之间的分子力增大。
3、石灰能降低集料表面的负电荷，降低表面能，而表面能小的集料不与氢键结合，水稳定性好。
4、石灰能使集料表面活化，提高与沥青的粘结力。
并非使沥青的非极性部分离子化，结合成为极性基才是稳定的。
5、石灰粉吸附集料表面与沥青中的有机酸产生反应，生成能起到表面活性剂作用的钙盐。
6、集料表面的氢、钠、钾等阳离子能被石灰中的钙离子置换，同样起到表面活性剂的作用。
7、石灰粉在集料与矿物间结合成为独立的结晶质的石灰石，与沥青的粘结性起到叠加的作用。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
见图5.1沥青面层集料加工流程图。
5.2操作要点
5.2.1喂料
选取干净、质优的石块投入喂料机，是从源头控制集料质量的关键。
操作中应做到：
1、石块深层爆破由上而下分层开采，在宕口用镐头机将其解小，确保石块质优，易入喂料机。
2、严格控制喂料口石块质量，确保无附带表层土石块、无风化石块、无泥块及杂草等进入喂料口。
3、振动喂料机下设筛网以剔除石料中泥块和小粒径片石。
4、料源石料质量控制指标见表5.2.1。
表5.2.1料源石料质量控制指标
指标
压碎值（%）
不大于
洛杉矶磨耗损失（%）
不大于
表观相对密度
不小于
吸水率（%）
不大于
坚固性（%）
不大于
磨光值
不小于
与沥青黏附性（级）
不小于
表面层
质量要求
26
28
2.60
2.0
12
42
5
其他层
质量要求
28
30
2.50
3.0
12
\
4
试验方法
T3016
T0317
T0304
T0304
T0314
T0321
T0616
T0663
注：
数据来源《公路工程集料试验规程》（JTGE42）。
5.2.2石料破碎
石料的级配组成、针片状颗粒含量、破碎砾石的破碎面比例、棱角性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等，都与石料的破碎工艺密切相关。
石料破碎工艺要求如下：
1、采用三阶段石料破碎工艺，石块通过600×900鄂式破碎机破碎后再进入1214型反击破，利用冲击能将石块再次破碎，再通过制砂机整形，能有效减少针片状含量，确保集料的形状接近立方体。
2、为有效减少路面集料中软石含量，反击破碎石料后，应采用1#振动筛筛除2.36mm以下的石屑，石屑可用于水稳基层材料。
3、通过制砂机整形后的石料，用2#振动筛筛分出大于所需最大粒径的集料，并通过运输带，将石料返回制砂机中解小利用，可避免大粒径集料的浪费。
5.2.3机制砂与除尘
采用专用的制砂机生产机制砂，形状规整，表面粗糙，棱角性好，粗细集料之间啮合紧密，结构稳定，摩阻力好。
制砂过程中生成大量粉尘，防护不当会造成严重环境污染，实际生产中应注意以下几点：
1、根据制砂机的生产能力，配置功率相对较富足的除尘设备，加工过程中进行抽吸，减少机制砂中的粉尘含量。
2、在机制砂出料口设置风筒布，搭设钢架大棚，在钢架大棚四周挂设遮阳网、
顶部设置喷水头，减少扬尘对周围环境的污染影响。
图5.1沥青面层集料加工流程图
5.2.4粗集料水洗
破碎后粒径大于4.75mm的粗集料，通过在3#振动筛上设置高压水管网喷射一定浓度的石灰水，能全方位、快速清洗粗集料。
水洗需要注意以下几个方面：
1、倾斜放置3#振动筛，筛面倾斜角度为20°（15°～25°），确保在该角度下集料筛分与水洗两个作业的优化组合。
2、石灰水浓度采用PH值指标控制。
对碱性集料，PH值范围采用8～10，对于酸性集料，要求PH值范围采用10～12。
3、在3#振动筛下设大容量贮泥池，定期清理，有效减少污水含泥量。
4、出料口场地必须采用水泥混凝土硬化，并设置2%坡度，使振动筛出水和筛分后集料带出水能流出场地。
5、场地周围应设置排水沟，汇集冲洗污水入第一号沉淀池，有效防止污水四处漫流，循环利用水资源。
5.2.5冲洗污水五级沉淀回收利用
粗集料冲洗需要耗费大量的水资源，通过设置五级沉淀池能有效保证冲洗水洁净，确保冲洗水循环利用。
1、沉淀池尺寸应根据破碎机生产能力设置，第一、二、三级沉淀池可以采取相同尺寸依次序排列，并逐次降低出水口高度，有效沉淀冲洗水中污泥；第四级沉淀池的尺寸应根据第三级沉淀池的水流入量及流出至第五级沉淀池的水量设置；第五级沉淀池的尺寸应根据高压水泵负荷工作每小时抽水量、第四级沉淀池的水流入量及新水补给量确定。
表5.2.5为生产能力每小时100吨生产线的的五级沉淀池尺寸建议值。
表5.2.5生产能力每小时100吨的生产线各级沉淀池尺寸建议值
第一、二、三级沉淀池
第四级沉淀池
第五级沉淀池
长
宽
深
长
宽
深
长
宽
深
4m
4m
3.5m
5m
6m
2.5m
10m
8m
2m
2、沉淀池池底及四壁应设置防水层，防止水渗透，浪费水资源。
3、定期清除沉淀池中污泥，保证沉淀池净水效果。
4、在第三级和第五级沉淀池旁分别设置石灰池，采用试纸测定池中PH值，调整石灰池内石灰水浓度。
对碱性集料，第三级沉淀池旁石灰池PH值范围采用9～11，第五级沉淀池旁石灰池PH值范围采用8～10；对于酸性集料，第三级沉淀池旁石灰池PH值范围采用11～13，第五级沉淀池旁石灰池PH值范围采用10～12。
5.2.6检测技术与分析
安排专职试验员按表5.2.6主要监测内容全过程检测是保障路面水洗工艺质量的关键。
检测、分析试验值，比较后及时反馈，以控制集料生产质量。
表5.2.6监测项目汇总表
序号
监测项目
监测方法
监测频率
目的
1
喂料质量
目测洁净度
持续
保证源头石料质量
2
第三级沉淀池石灰水浓度
PH试纸
每1小时
调控石灰水浓度
3
第五级沉淀池石灰水浓度
PH试纸
每1小时
调控石灰水浓度
4
针片状含量
T0312
每批次料
控制集料质量
5
小于0.075mm颗粒含量
T0310
6
软石含量
T0320
7
细料小于0.075mm颗粒含量
T0333
8
砂当量
T0334
9
亚甲蓝值
T0349
10
棱角性（流动时间）
T0345
5.3劳动力与组织
序号
项目
所需人数
备注
1
管理人员
1
2
喂料
2
3
振筛清理
1
4
破碎机督管
1
5
制砂机督管
1
6
抽水
1
7
石灰池调配
1
8
装载机装料
2
9
电工
1
10
机修工
1
11
质检员
2
12
安全员
1
合计
15
6.材料与设备
本工艺所需石灰材料应符合质优干净要求，石灰水浓度要求详见5.2.4和5.2.5条文要求。
本工艺拟采用的机械设备详见表6所示。
表6机具设备表
序号
设备名称
型号
单位
数量
用途
1
镐头机
220型
台
2
石块解小
2
振动喂料机
台
1
喂料、除泥
3
鄂式破碎机
600×900
台
1
破碎石块
4
反击破破碎机
1214型
台
1
击破石块
5
振动筛
振次
800～900
台
3
筛分集料
6
制砂机
PCL-1250
台
1
集料整形
7
除尘器
35型
台
1
除粉尘
8
高压水泵
6.5型
台
1
喷石灰水
9
柴油水泵
台
1
补给水
10
装载机
50型
台
2
装料
7.质量控制
7.1质量控制标准
7.1.1粗集料质量标准按表7.1.1执行。
表7.1.1路面水洗粗集料质量控制标准
序号
项目
参考值
检查
频率
检测方法
表面层
其它层
1
针片状含量（%）
粒径大于9.5mm，不大于
粒径小于9.5mm，不大于
10
12
12
15
每批
次料
T0312
2
小于0.075mm颗粒含量（%），不大于
0.4
0.4
T0310
3
软石含量（%），不大于
2
2
T0320
注：
数据来源《江西彭湖高速公路路面粗集料质量控制标准》。
7.1.2细集料质量标准按表7.1.2执行。
表7.1.2路面细集料质量控制标准
序号
项目
参考值
检查频率
检测方法
1
小于0.075mm颗粒含量（%）,不大于
3
每批次料
T0333
2
砂当量（%），不小于
60
T0334
3
亚甲蓝值g/kg，不大于
25
T0349
4
棱角性（流动时间）,不小于
30
T0345
注：
数据来源《公路工程集料试验规程》（JTGE42）。
7.2质量保证措施
7.2.1喂料口工作人员及质检人员应随时监测喂料质量，严禁山体覆盖层、泥块和风化层石料进入喂料机。
7.2.2通过振动喂料机下设筛网剔除石料中泥块和小粒径片石。
7.2.3对通过鄂式破碎和反击破碎后的集料进行筛分，筛除2.36mm以下的软弱颗粒可作路面水稳基层材料用。
7.2.4用制砂机对集料进行整形，使集料的形状接近立方体，棱角好。
并通过大功率除尘设备减少0.075mm以下颗粒含量。
7.2.5采用高压水管网从3#振动筛上喷射一定浓度的石灰水，全方位清洗集料表面粉尘。
7.2.6振动筛倾斜放置，优化配置集料筛分与清洗。
7.2.7全过程质量监控，实行进场材料签收制度（见表7.2.7集料签收单），发现错误，及时查找原因纠正，杜绝不合格材料进备料场。
表7.2.7沥青面层集料签收单
日期:
年月日
石料名称
沥青（上、中、下）面层料
规格
0～2.36mm
2.36～4.75mm
4.75～9.5mm
19～26.5mm
机制砂
机制2.36～4.75
9.5～19mm
车号
发车时间
过磅时间
现场试验员签名
地磅签收员签名
7.2.8将4.75mm以下的集料贮存在钢架大棚内，有效防止雨淋，保持级配稳定。
8.安全措施
8.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例和高速公路《项目管理大纲》的具体要求，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，成立安全生产组织机构，落实安全生产第一责任人和直接责任人名单，明确各级人员的职责，制定安全生产制度。
8.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
8.3对施工人员进行安全知识培训，施工前进行安全技术交底，各班组作业前有班组长进行板前教育，提高施工人员安全防护意识。
8.4各类房屋、库房、料场等的消防安全距离做到符合公安部门的规定，室内不堆放易燃品；随时清除现场的易燃杂物。
8.5施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。
8.6电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用电杆上。
8.7施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。
8.8室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
8.9设备旁必须明示操作规程；石灰池、沉淀池设警示带；在有安全隐患的位置应尽量设置护栏保护工作人员安全。
8.10针对石灰池作业人员进行专业知识教育，使其了解石灰性质、可能遇到的伤害及紧急状况下的处理措施，提高其安全防护意识。
8.11执行安全生产检查制度，定期和不定期组织相关人员检查和督促安全生产工作杜绝违章指挥，违章作业，违反劳动纪律的现象发生。
8.12建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
9.环保措施
9.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，随时接受相关单位的监督检查。
9.2必须在机制砂出料口设置风筒布，搭设钢架大棚，并在大棚四周挂设遮阳网，顶部设置喷水头，减少扬尘对相邻集料和周围环境的污染。
9.3制砂机必须配备大功率除尘设备。
9.4优先选用先进的环保机械。
采取设立隔音墙、隔音罩等消音措施降低施工噪音到允许值以下，同时尽可能避免夜间施工。
9.5对出料口场地进行硬化，防止尘土飞扬，设置2%坡度，并在料场四周设置排水沟，使冲洗水流出出料区，顺水沟流入第一级沉淀池，循环利用水资源。
9.6集料冲洗水采用五级沉淀池，确保清洗集料用水清洁，循环利用水资源。
9.7对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。
同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。
9.8设立专用排浆沟、集浆坑，对废浆、污水进行集中，认真做好无害化处理，从根本上防止施工废浆乱流。
9.9定期清运沉淀泥砂，做好泥砂、弃渣及其它工程材料运输过程中的防散落与沿途污染措施，并按当地环保要求的指定地点排放。
弃渣及其它工程废弃物按工程建设指定的地点和方案进行合理堆放和处治。
10.效益分析
10.1直接经济效益分析：
在沥青混合料拌和中热料仓总会溢料和有粉尘排出，据测算，面层材料的平均溢料率为18%，排出的粉尘为5%，经石灰水清洗集料后至少可以降低溢料80%和减少粉尘排放60%，经石灰水清洗后，面层材料的平均溢料率和粉尘分别为3.6%、2%。
扣除石灰水清洗集料所需消耗的电能成本，经综合折算后，采用高速公路沥青路面集料水洗施工工法，可以使高速公路沥青路面每平米的造价降低约9.6元，每公里的造价降低约19万元。
10.2节能减排效益分析：
10.2.1减少不可再生资源的开发
石灰水清洗集料降低沥青混合料拌和过程中热料场的溢料，提高了集料的利用率，减少了集料的浪费。
根据集料的利用率和新建1公里高速公路沥青路面需要的集料量，可以计算出采用石灰水清洗集料后，每新建1公里高速公路的沥青路面，就能节省约一千吨集料。
10.2.2节约能源消耗
每加热1吨沥青混合料拌合楼热料仓的集料需要消耗约8公升柴油，采用石灰水清洗集料后，可以减少热料场的溢料率，每新建1km高速公路沥青路面，就能减少溢料约一千吨，也就是节约八千公升柴油。
10.2.3减排
燃烧1公升柴油会排放2.63千克二氧化碳，采用石灰水清洗集料后，每新建1公里高速公路沥青路面节约八千公升柴油，就可以减少约2.1万千克二氧化碳的排放，环保效益十分显著。
10.2.4改善施工条件
石灰水清洗集料后，可以大大降低集料加工场和沥青混合料拌和场的粉尘污染，改善了施工条件，有利于现场操作人员的身体健康。
11.应用实例
江西省彭泽至湖口高速公路AP1标
11.1工程概况
彭湖高速公路AP1合同段，位于江西省九江市彭泽县境内，主线长26.98Km，连接线长8.1Km，路面面层采用4cmAC13改性沥青混凝土＋6cmAC20改性沥青混凝土＋8cmAC25普通沥青混凝土。
主要工程数量包括：
级配碎石底基层18.9万方,水稳基层26.5万方,沥青混凝土面层11.9万方。
由浙江省交通工程建设集团第三交通工程有限公司中标承建，秉承“实力诚信打造浙江交工品牌，拼搏创新再建彭湖高速丰碑”的管理理念。
该施工单位加大投入，创新施工工艺，以确保路面备料质量。
在拌和场及碎石加工场内料仓场地采用厚18cm的水稳基层料硬化，场区道路采用了厚20cmC20混凝土硬化，并设置横坡、浆砌片石排水沟等排水设施，保证场内排水畅通及材料洁净。
料仓硬隔墙高2m，保证各档集料分隔堆放、不窜料。
对4.75mm以下的细集料与机制砂安装了大棚，建筑面积达到6700m2，确保细集料堆放面积，能有效防止雨淋保证级配稳定，缩短了烘干时间，节省了燃料，取得了很好的经济效益。
坚持高标准、严要求路面面层粗集料生产加工，在沥青路面材料加工作业区安装了1214型反击破、PCL-1250制砂机和大功率除尘器。
还设置了大容量的蓄水池和五级沉淀池循环采用碱性生石灰水进行面层集料水洗，开创了江西高速公路建设史上首次对油面料水洗的先河。
通过水洗和安装大功率的除尘设备，保证了粗集料的洁净与级配稳定。
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