超薄磨耗层移动破碎机_超薄磨耗层施工工艺

文章来源超薄磨耗层移动破碎机：微信公众号"沥青路面”

集料作为沥青混合料的重要组成部分超薄磨耗层移动破碎机，其性能直接影响到沥青路面的强度、耐久性、抗滑性、抗变形和整体性等综合使用性能超薄磨耗层移动破碎机，特别是作为面层材料需要承受直接的汽车荷载、风吹日晒等恶劣环境超薄磨耗层移动破碎机，因此需要使用比中、下面层更好的集料。其作为路面表层材料还必须要有较好的耐磨性能，才能保证路面具有好的抗滑性能，保证行车的安全性。因此，集料的抗滑耐磨性质对沥青路面的使用性能有举足轻重的作用。

目前针对沥青路面抗滑表层中集料选择的相关研究较少。董武斌、王芳研究了不同地区玄武岩品质，并对其路用性能进行了评价，研究结果表明不同地区的玄武岩虽然化学成分接近，但是由于矿物成分、结构构造不同，特别是受热浸、蚀变的作用在岩石裂隙表面产生次生矿物，使沥青膜很容易从骨料表面脱落，给沥青路面带来较大的质量隐患。许志鸿、蔡氧对辉绿岩和玄武岩的路用性能进行了对比研究，并进行双面击实马歇尔试验对比、冻融劈裂试验对比、动稳定度试验对比并结合路面实际使用情况，对两种岩石采用重交沥青和改性沥青对比，研究结果表明，辉绿岩和玄武岩作为沥青路面上面层材料使用，马歇尔试验的各项指标不相上下，从动稳定度看使用重交沥青比使用改性沥青的动稳定度差。针对集料特性研究了沥青混合料剥落与蠕变行为影响因素，研究结果表明，玄武岩沥青混合料在处理前抗剥落与蠕变性能较差，而经过处理后其性能明显优于石灰岩。

综上所述，目前研究多集中于辉绿岩、玄武岩等，而石灰岩、砂岩由于其力学性能差，不符合规范规定要求，因此用于沥青路面表层的相关研究较少。为了更好研究渝沙路沿线材料的各项性质，本文对渝沙路沿线存在的石灰岩集料、重庆市的花岗岩以及江苏的玄武岩等集料的抗滑耐磨性能进行室内试验研究，并通过该试验研究，为渝沙路抗滑表层集料的选择提供依据。

试验原材料

集料选取具有代表性的花岗岩(重庆本地)、玄武岩(江苏南京)、保家O1h石灰岩以及武隆巷口砂岩作为主要研究对象，并针对抗压强度、软化系数、冻融系数进行了试验考察。

岩石的力学性质

根据《公路工程岩石试验规程》中的T0221-2005单轴抗压强度试验，对所选择的石灰岩、砂岩的力学性质进行了试验研究。可以看出，现场取得的砂岩以及石灰岩均属于坚硬岩石。

岩石的耐久性

根据《公路工程岩石试验规程》中T0241-1994抗冻性试验，对砂岩、石灰岩进行了耐久性试验研究。从以上数据可以看出：(1)砂岩的冻融系数较石灰岩稍大，其质量损失率也稍大，两种材料的两个指标均比较接近；(2)从现场取得的石灰岩、砂岩的冻融系数、质量损失率均满足弱软化岩石的要求。

集料的抗滑耐磨性能试验

集料的耐磨耗性能

根据洛杉矶磨耗试验方法，按照《公路工程集料试验规程》中T0317-2005试验方法，以标准磨耗试验的转动次数为500转进行试验，并在试验研究过程中，增加了700转、900转、1100转的磨耗试验。

可以看出：

(1)石灰岩、砂岩、玄武岩、花岗岩集料的磨耗值在标准试验次数条件下，能够满足规范要求；(2)随着转速的增加，4种集料的磨耗值出现不同的增长趋势，其中以石灰岩增长最快，砂岩次之，而花岗岩和玄武岩则基本一致；(3)根据关系曲线拟合计算得出4种集料磨耗值降低到规范技术要求时的磨耗次数，分别为石灰岩691转、砂岩1　070转、玄武岩1　470转、花岗岩1　585转。

集料的抗冲击性能

按照《公路工程集料试验规程》中的Ｔ0322－2000试验方法测定，本试验在规程规定的冲击次数的基础上，增加冲击次数，通过增加对材料的冲击次数来评价材料抵抗外界冲击的能力。

可以看出：(1)4种集料的冲击值在标准试验条件下，能够满足规范要求；(2)对试验结果进行一元拟合，其相关系数R值均在0．99以上，大于自由度n-2等于2、检验水平a为0．05时的相关系数为0．95，说明曲线可以用一次线性方程来回归，也就是说几种集料的冲击值与冲击次数之间存在线性关系；(3)根据关系曲线拟合的方程可分别计算得到不同材料的冲击值降低到规范的技术要求时的冲击次数，分别为石灰岩35次、砂岩44次、玄武岩63次、花岗岩55次。

集料的抗压碎性能

按照《公路工程集料试验规程》中T0316－2005的试验要求，在10min内荷载匀速加到400kN。为了更好地了解材料抵抗外界荷载的能力，本试验进行了400kN、450kN、500kN、550kN和600kN共5个荷载的试验，按照每分钟增加40kN的速度匀速加载达到设定荷载。

可以看出：

(1)对于相同荷载，4种集料压碎值的排序为石灰岩>砂岩>花岗岩>玄武岩；(2)可以看出，4种集料的压碎值与所加荷载之间存在着较好的线性相关性，且石灰岩集料的斜率最大，也即随着荷载增加，石灰岩集料的压碎值增长最快；(3)根据拟合方程可得4种集料的压碎值降低到规范的技术要求时的荷载，分别为石灰岩570kN、砂岩893kN、玄武岩910kN、花岗岩796kN。

集料的耐磨光性能

按《公路工程集料试验规程》中的T0321－2005进行了磨光试验。为进行长期的抗滑耐磨性能研究，本文在标准试验条件的基础上，增加了磨光时间，具体方法为：标准试验条件下试验→测试磨光值→对经历标准试验条件磨光过的试件再在标准条件下进行磨光试验→测试磨光值→对经历两次磨光的试件再进行标准条件的磨光试验→测试磨光值。

可以看出：(1)相同荷载下4种集料磨光值的排序为砂岩>玄武岩>石灰岩>花岗岩；(2)4种材料的磨光值随时间的衰减呈线性关系，线性相关系数均较大，根据各回归直线的斜率可以看出，砂岩磨光值的衰减速度最慢，石灰岩的衰减速度最快，花岗岩与玄武岩的衰减速度相当；(3)根据拟合方程可得4种集料的磨光值降低到规范的技术要求时的磨光次数，分别为石灰岩2．7次、砂岩8次、玄武岩4次、花岗岩2次。

试验结果分析

根据集料的抗滑耐磨性试验研究结果。根据回归方程可算得不同材料的各指标达到施工规范中高速公路技术要求底限时的试验次数，即每种岩石在磨耗值为28%时的磨耗转数、冲击值为28%时的冲击次数、压碎值为26%时的荷载、坚固性为12%时的冻融循环次数以及磨光值为42时的标准磨光次数。将试验次数以标准试验条件为基数进行换算，为了便于叙述，将该比值记为N0。

可以看出，不同材料的不同指标达到规范当中对高速公路用料要求的试验条件各不相同：对磨耗值而言，花岗岩需要的时间最长，石灰岩需要的时间最短，也就是说，若用磨耗值指标来判断材料的优劣性，则是花岗岩最好，石灰岩最次；对冲击值而言，玄武岩最好，石灰岩最差；对压碎值而言，玄武岩最好，石灰岩最差；对坚固性而言，玄武岩最好，砂岩最差；对磨光值而言，砂岩最好，花岗岩最差。可见，4种材料的抗滑耐磨性指标均能满足要求；在不考虑集料岩性的前提下，就抗滑耐磨性指标而言4种集料性能无显著差异。

工程应用

传统的高速公路抗滑表层材料施工认为砂岩、石灰岩的岩性均较弱，不能直接用于抗滑表层。而集料的抗滑耐磨性试验研究表明，4种岩性不同的集料，在选择母材较硬的岩石时，其性能无明显差异。因此所依托科研项目提出采用沿线料场的石灰岩、石英砂岩作为抗滑表层集料的方案，并就此进行了试验路段的考察。

试验路段应用

在渝沙路的水(水江)界(界石)段于2007年9月21日分别铺筑了石灰岩、砂岩的试验路段，具体位置为：K25+260~K25+610(石灰岩段)、K25+610~K25+900(砂岩岩段)。试验路铺筑所用的石灰岩来自于彭水保家的采石厂，与本文研究过程中采用的石灰岩是同一源地；试验路采用的石英砂岩来源于武隆县土坎镇的采石厂，也是本文上述研究采用的石英砂岩。两种材料统一采购料场的洁净片石，在铺筑现场进行加工。

集料的加工

石灰岩加工工艺

由于水界路的中下面层采用的均是石灰岩，同时考虑到该试验段长度较短，不可能为此专门增加其他设备、改变工艺，因此，该处石灰岩加工时除筛孔调节外，其余仍沿用的是中下面层材料的加工工艺。

砂岩加工工艺

根据初步调研以及室内试验研究发现，该石英砂岩质地较硬，加工较为困难，因此，在正式加工之前进行了加工工艺的调试。根据加工现场的反复调试，对砂岩的加工工艺总结如下：

(1)采用二次破碎，即鄂式破碎＋反击破碎；(2)砂岩坚硬，强度高，生产过程中产生的大量火花明显多于石灰岩，对反击衬板磨耗大，生产效率低于石灰岩；(3)0~3ｍｍ的料偏粗(2．36mm的通过率在60%~70%之间)，不符合要求，因此在水界路试验路段采用石灰岩的机制砂；(4)颗粒形状满足要求，但不是很好，在大规模生产中可通过调整反击架角度等措施，得到较好的颗粒形状。

配比设计

按照目标配比设计的结果进行了热料仓的试拌，对取得的热料仓集料进行了生产配比设计。根据初试3个级配的体积指标，确定了最终生产配比级配。

试验路段检测

竣工后的检测结果及其分析

在试验路段铺设完毕后第7d进行了现场检测工作，主要包括构造深度、渗水系数等参数。根据构造深度、渗水系数、横向力系数的测量结果可知，试验路段的构造深度、渗水系数、横向力系数等均能满足高速公路的要求，且不低于玄武岩集料路段的各项指标。

通车半年后的检测结果及其分析

2008年8月14日，再次对试验路段的构造深度和摩擦系数进行了检测。通车半年后，其构造深度和摩擦系数仍符合规范要求，行车道和超车道的构造深度(反映宏观构造，主要与级配有关)无明显差别，超车道受到的表面磨耗较少，其摆值(反映微观构造，主要与集料表面纹理的耐磨光性能有关)略大于行车道。

实体工程应用

在试验段成功铺设并使用一年后，根据依托科研项目“渝沙路沥青路面抗滑表层材料研究”项目的研究成果，以及试验段现场检测结果，在渝湘高速公路红安~酉阳段和武隆~酉阳段高速公路中抗滑表层材料采用了沿线硬质石灰岩，相对于外省远购玄武岩产生了近1亿元人民币的直接经济效益。

渝湘高速公路采用石灰岩作为抗滑表层路段相继通车于2009年年底，至今约5~6年时间，根据现场观察，沿线除局部路段因施工质量导致的坑槽外，因黏附性不足引起的集料剥落而产生的坑槽则非常少见。渝湘高速公路在使用5~6年后于2014年年底开始采用微表处进行预防性养护改善其表面抗滑功能。综上可见，在高速公路抗滑表层粗集料选择过程中，重点应考虑集料的抗滑耐磨性能技术指标，而不是集料的岩性。

结语

(1)在标准试验条件下，得出的磨耗值、压碎值、磨光值、坚固性指标中各个岩石的优劣顺序为石灰岩<砂岩<花岗岩<玄武岩，而从磨光值指标看，其优劣顺序为砂岩>玄武岩>石灰岩>花岗岩，可见根据不同的技术指标得出的集料抗滑耐磨性能存在差异。

(2)综合考虑了磨耗值、冲击值、压碎值、坚固性、磨光值等指标后，本文采用的石灰岩抗滑耐磨能力是玄武岩的57%、砂岩是玄武岩的113%、花岗岩是玄武岩的80%。

(3)4种材料的抗滑耐磨性指标均能满足要求，没有一种材料的所有指标都是最好的。在选择材料的过程中，应根据具体工程的要求，重点考察集料的抗滑耐磨性进行有针对的选择。

(4)根据该研究成果，渝湘高速公路采用了该科研项目提出的沿线料场风化性能较弱的石灰岩作抗滑表层的集料，在带动地方经济的同时，为工程带来了巨大的经济效益，且在使用过程中基本未见因集料与沥青黏附性不足而产生的剥落、坑槽。该路段通车使用5年之后开始采用微表处进行预防性养护，既能改善抗滑磨耗层的抗滑功能，又能达到封水等目的。可见，在高速公路抗滑表层粗集料选择过程中，重点应考虑集料的抗滑耐磨性能技术指标，而不是集料的岩性。