机制砂和石屑在沥青混合料生产中应用比较

吕荣海

安徽省公路桥梁工程有限公司 安徽 合肥 230051

摘要：热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂或机制砂，在缺砂地区，也可使用石屑，如何在保证沥青路面各层沥青混合料质量要求前提下，合理选择机制砂和石屑是保证路面性能和资源合理利用的关键。

关键词：机制砂；石屑；沥青混合料；应用比较

1 前言

砂石材料是土木工程建设行业用量最大的产品。多年的公路建设快速发展使得筑路材料的需求量大大增加，同时随着我国环保和可持续发展政策的要求，不少地区面临着可开采天然矿料资源逐渐减少甚至枯竭的困境。面对该问题，公路建设者将目光转移至新型材料或可再生材料上。机制砂的应用正是基于此背景产生的，机制砂不同于天然砂石，只要将硬度相当的石料通过机器破碎轧制就能获得，一旦工艺流程建立质量监控体系后就能工厂化大规模生产。据中国砂石协会统计，我国从 2002 年至 2020 年机制砂的使用比重逐年上升。

2010年以来很多地方标准和规定中中已明确规定沥青路面中、上面层必须采用机制砂。当然石屑的应用在公路沥青路面施工技术规范中并没有持否定要求，毕竟合理规范生产出的石屑是符合沥青混合料细集料指标要求，尤其在中下面层中应用也有较广的适用性。且石屑作为集料加工的必然产物，加以合理利用也是对资源节约和环境保护有效措施。

2 机制砂与石屑应用比较关键点

通过机制砂和石屑在沥青混凝土现场应用试验得出影响沥青混凝土各项性能的指标，其中结合两种细集料应用油石比分析应用成本，进而确定两种细集料沥青面层应用选择，形成企业沥青路面施工比选标准，推进机制砂和石屑在沥青路面施工中合理应用。指标合格石屑随着沥青混凝土施工高质量的要求，只能作为有益的补充，使用范围仅限于沥青路面中下面层。结合机制砂和石屑应用于沥青混合料研究方法，明确对机制砂生产设备的选择、生产方法的完善、以及对机制砂各项指标生产控制。选择这些重要的环节作重点控制将是生产出合格机制砂最为有效的保证

3机制砂生产研究

3.1机制砂生产设备选择

冲击式破碎机生产机制砂粒型呈圆型颗粒状，粒型较好。反击式破碎机生产的机制砂棱角较多，粒型较差。一般可采取将粒型较差的机制砂经过冲击式破碎机再次破碎、整形，弥补反击式破碎的不足。冲击式破碎机为专业制砂机，机制砂产量比反击式破碎机高，所以在我公司通过比较在实际生产中采用冲击式破碎机制砂，可获得粒型好、机配好、产量高的机制砂。芜黄路面03标，周边石料资源丰富且石灰岩质量较好，为满足实际36万吨沥青混合料其中机制砂需求量约为13万吨，为满足实际生产时间和产量上的要求，通过选型招标确定产量100吨/小时立式冲击破碎机制砂生产设备。最终确定采用PLS1000II型立轴冲击破碎机。

3.2石灰岩机制砂生产及原材参配方案确定

机制砂生产过程中当单档集料无法生产出符合要求的机制砂时，可尝试不同集料相互参配的方法进行生产前试验。芜黄01和03标2#石灰岩用于中、下面层，材料紧张，所以此次研究以1#、3#、4#石灰岩集料为参配比例研究对象，进行试加工。此次研究过程中，以1#、3#、4#石灰岩为主体，采用正交试验方法进行方案设计，芜黄路面01标和03标机制砂生产具体参配方式和参配生产结果如下图（表1、表2）所示。

表1:

序号	参配材料	参配比例
		1:1
	1#:3#	1:2
		2:1
	1#:4#	1:2
		2:1

表2:

序号	水洗法通过各孔筛的质量百分率（%）
	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
	100	100	86.9	51.8	35.1	25.1	20.7	15.5
	100	100	85.0	50.3	35.0	25.3	21.0	15.7
	100	100	88.0	53.3	35.7	24.6	19.2	16.2
	100	100	91.6	59.3	42.7	32.0	26.6	19.1
	100	100	88.0	53.3	35.7	24.6	19.2	16.2

两表数据综合比较、、、集料参配比例生产的机制砂符合要求。同时可以看出原材集料越细，生产出的机制砂越粗，2.36通过率很难满足规范要求，0.075以下粉尘含量越低。实际生产中按、、、参配方案进行，有效的保证了机制砂生产级配稳定的同时，也实现了溢料的规范使用。根据两项目生产机制砂原材的实际供应情况，按号方案即1#:3#料按1:1比例加工为主，号方案需要参入溢料或添加4#料时，即1#:4#两种料按2:1添加比例生产为主。通过确定的生产加工方案，在实际过程中试验检测数据较为稳定，有效的保证各层沥青混合料的质量，对项目施工有了高质量的保证。

4机制砂和石屑应用比较

机制砂生产沥青混合料最大密度，最大稳定度所对应的油石比为3.95%，选定目标空隙率为4.0%所对应的油石比为4.08%，沥青饱和度中值所对应的油石比为3.72%，即OAC1为4.08%。由各项指标与油石比的关系图可得符合各指标要求的油石比范围为3.6%～4.11%，其平均值为3.86%，即为OAC2，OAC1与OAC2的平均值为3.97%，根据设计经验和当地气候条件取油石比4.0%为最佳油石比。石屑生产配置沥青混合料最大密度，最大稳定度所对应的油石比为4.13%，选定目标空隙率为4.0%所对应的油石比为4.22%，沥青饱和度中值所对应的油石比为3.92%，即OAC1为4.13%。由各项指标与油石比的关系图可得符合各指标要求的油石比范围为3.75%～4.38%，其平均值为4.06%，即为OAC2，OAC1与OAC2的平均值为4.1%，根据设计经验和当地气候条件取油石比4.1%为最佳油石比。机制砂配置的沥青混合料油石比相较于石屑配置沥青混合料要低0.1%，重交沥青是沥青路面施工价值最高的材料，0.1%沥青用量的节省也是很可观成本节约，同时在油石比节约的情况，机制砂参配沥青混合料各项路用指标都优于石屑。因此，在条件允许时尽量选择机制砂，受地缘因素影响不得已使用石屑时需要重点考虑混合料质量。机制砂生产沥青混合料不仅带来有质量效益上的优势，也带来经济效益的优势。

在实际芜黄两项目路面施工质量各项检测指标抽检结果可以看出机制砂因其级配可控，0.075粉尘含泥量优于石屑，颗粒棱角性优于石屑，直接导致压实度、摩擦系数、构造深度及渗水系统等各项指标优于石屑，但级配、针片状和含泥量符合规范对细集料要求的石屑，生产出的沥青混合料各项检测指标也能够达到规范设计要求。这要求施工中对高质量要求比较严格工程以机制砂作为细集料参配生产为主，对中下面层或质量要求相对不高的工程石屑可以作为重要的补充。

5结语

针对高速公路沥青施工线长点多的特点，优化小规模砂厂的机制砂生产技术及工艺流程。探索机制砂生产及质量控制措施，提出相关满足机制砂质量的生产设备控制参数有着重要实际意义。总结机制砂和石屑在沥青施工中成熟经验，结合国内外机制砂和石屑研究成果，通过同期分别分组实验，在质量和性能合格范围内，探索出机制砂和石屑特性在混凝土中的变化规律，精细化控制油石比及细集料添加量，是数据化掌控施工质量关键因素。积极通过项目现场全程比较方式，从原材生产加工、沥青混合料生产和施工成品检测全过程采集数据，用数据比较反馈问题、剖析问题、解决问题，最终形成可以指导实际生产结果。

参考文献

[1] 陈华鑫, 陈拴发, 王秉纲. 细集料对沥青混合料体积和高温特性的影响[J]. 武汉理工大学学报, 2010(1):25-28.

[2] 丁占锋. 石灰岩用于沥青路面上面层混合料耐久性研究[D]. 长沙理工大学, 2013.

[3] 刘万学, 尹帅. 机制砂与天然砂对沥青混合料性能的影响[J]. 黑龙江科技信息, 2009.

[4] 韩继先, 胡幼奕. 砂石行业的发展现状及发展趋势[J]. 中国建材, 2013, 30(11):102- 105.

[5] 张露霞, 李云峰. 振动筛筛分效率的影响因素分析[J].煤矿机械, 2008, (11)：74-76.

[6] 王稷良. 机制砂特性对混凝土性能的影响及机理研究[D]. 武汉理工大学, 2008.