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中國的高速公路經過20多年的飛速發展取得了令人矚目的成果，通車里程從80年代的幾百公里增加到2014年11.19萬公里，通車里程居全球第一。但是這些成績的背后也存在著許多的問題，由于公路建設速度過快，很多地方施工管理不到位，往往出現已經建成的高速公路出現通車不久就面臨大修的情況，其中一部分是因為集料質量不符合規范引起的。特別是集料的生產工藝、設備和生產管理存在的問題尤為嚴重。

與國外相比，中國在集料的標準規范和生產質量控制方面有著很大的差距。國內的集料主要存在以下問題：1、集料規格不符合要求；2、針片狀和粉塵含量超標；3、集料離析嚴重；4、供料不穩定。

瀝青混凝土路面的工程質量很大程度上取決于集料是否規范。細集料質量穩定，不但能夠保證工程質量，還可以減少瀝青攪拌設備生產時的級配波動，提高攪拌設備的產量，進而減少生產過程中的能耗和有害氣體的排放。因此公路集料質量控制的研究對瀝青混凝土路面的施工質量意義重大。

1、集料加工設備與工藝

集料加工設備主要有振動給料機、鄂式破碎機、反擊式破碎機或圓錐式破碎機、振動篩、給料機、皮帶機和除塵設備等。設備工作原理和結構國外基本一致。

鄂式破碎機一般作為一級破碎用，主要有定鄂和動鄂兩部分工作裝置組成，通過動顎對定顎的周期性往復運動，對碎石進行擠壓、揉搓、劈裂等多重破碎，使碎石由大變小，逐漸下落，直接從排料口排出。鄂式破碎機的優點結構簡單、破碎比大、但生產的石料針片狀含量較大，不能直接用于高速公路。

圓錐式破碎機一般用于二級破碎，設備主要有2個同方向的圓錐體組成，工作時，定錐固定不動，動錐由電機通過皮帶經傳動軸帶動，在偏心套的迫動下作旋擺運動，使物料在破碎腔內不斷地受到沖擊、擠壓和彎曲的作用，從而達到物料破碎的目的。圓錐破碎機由于采用層壓破碎原理，生產的碎石針片狀石料較少，粒型較為均勻，料粒形狀好，但缺點是調整和維修較為困難。

圓錐破碎機

反擊式破碎機一般用作二級破碎或者三級破碎。通過裝在轉子上的反擊板錘擊石料并使石料和反擊架碰撞進行破碎。石料進入板錘作用區時，與轉子上的板錘撞擊被破碎，接著又被拋向反擊裝置再次被破碎，然后又從反擊板彈回板錘作用區。石料由大到小進入反擊腔重復破碎，直到被破碎到所需粒度，由出料口排出。反擊式破碎機的優點是可控制出料粒度，顆粒形狀好，但在生產時粉塵較大。

反擊式破碎機

對于碎石加工工藝，中國還沒明確的標準要求。具體的加工流程視當地材料和施工要求而定，國內外通常采用二級或者三級加工工藝。

對集料的加工管理，國內一些省份做了相應的研究，在江蘇省制定的《高速公路施工標準化技術指南（路面工程）》規范中指出：“集料加工生產能力應滿足工程需要。集料生產設備包括二次或二次以上破碎方式的碎石生產線（其中至少有一次采用反擊式或者圓錐式破碎方式），除塵設備、振動喂料機和三層以上的振動篩。”規范還進一步明確了一級破碎宜采用鄂式破碎機，二級破碎機宜采用反擊式破碎機，如集料針片狀含量較高可采用沖擊式破碎機整形。

圓錐破碎機在國內生產公路集料中使用較少，它主要用于破碎硬度較大的石料。1998年，陜西交通廳項目辦投資600多萬人民幣在華縣蓮花寺引進芬蘭諾德伯格生產的破碎設備，其工藝流程是“先碎后篩”的二級閉路系統，即一級破碎的石料全部進入圓錐破碎機進行二級破碎后，再進行成品料的篩分。一級破碎機選用諾德伯格C80R鄂式破碎機。二級破碎選用G158圓錐破碎機，進料粒度可達120mm，振動篩選用4層篩網，生產2.5-5mm、5-10mm和10-16mm的路面面層用石料。

并不是所有的破碎工藝都必須采用二級破碎，如合徐高速施工時，當地石料為石灰巖，施工單位經過分析論證，決定從石料廠采購大塊石料，自己破碎加工，破碎工藝只采用一級破碎，破碎主機為反擊式破碎機，振動篩為4層篩網，篩孔尺寸為22.5、15、9、5mm。在5個月的生產中，集料的優良率達到了95%以上。

目前高速公路所用的石料大多來源于社會上的小石料廠，這些廠家的生產工藝簡單、設備簡陋，石料質量難以滿足施工規范要求。但石料市場是個賣方市場，為了解決石料供應和質量的矛盾，各地的施工管理單位相處了不少辦法。江西吉蓮高速提出了碎石材料市場準入制度的管理辦法，要求碎石材料供應商必須經過領導審查合格并列入提供商準入名單后，方可為項目提供材料。吉蓮高速建設辦還對工藝流程、生產設備、生產能力、場地加工、規格等事項提出了要求，如路面基層碎石加工必須采用振動給料機，一級破碎用鄂式破碎機、二級和三級用反擊式破碎機或沖擊式整形破碎機，4層篩網以上的大面積振動篩、水洗料設備，布了。這樣從制度上保證了碎石材料的品質。

2、集料加工標準與指標

對于混凝土路面，國內還沒有出臺一個單獨的集料標準，僅在《公路瀝青路面施工技術規范》JTG F40-2004中的4.8-4.10章節中提出對粗集料和細集料和填料的要求。于此對應的《公路工程集料試驗規程》JTG42-2005給出了集料的取樣、篩分等試驗方法。國外則針對集料的不同用途制定了相應的集料標準。 中國《公路瀝青路面施工技術規范》中關于對集料的技術 要求包括石料的壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表現相對密度、堅固性、吸水率、針片狀含量和瀝青的粘附性等。這些標準是針對每個集料而言的，選用的集料必須首先符合這些要求；但當單一規格集料的質量指標達不到要求，而按照集料配比計算的質量指標符合要求時，工程上也允許使用。

表1 瀝青混合用粗集料質量技術要求

高速公路、一級公路瀝青路面表面層（磨耗層）的粗集料磨光值應符合表2的要求。除了SMA、OGFC路面外，允許在硬質粗集料中摻加部分粒徑較小的磨光值達不到要求的粗集料，其最大摻加比例由磨光值試驗確定。

表2 粗集料與瀝青的粘附性、磨光值的技術要求

破碎礫石應采用粒徑大于50mm、含泥量不大于1%的礫石軋制，破碎面應符合表3的要求。

表3 粗集料對破碎面的要求

細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配，其質量應符合表4要求。

表4 瀝青混合料用細集料質量要求

國內和國外集料標準在粗集料的定義和級配要求上區別較大，中國是按公稱粒徑的大小將集料分為S1-S14各種規格，每種規格的集料對應著相應的篩分通過率。粗集料規格如表5。

表5 瀝青混合料用粗集料規格

歐盟關于道路用集料標準EN13043由下列部分組成：范圍、引用指標、術語和定義、粗集料和細集料要求、填料要求、符合性評價、標示、標號與標簽、附錄。這與中國的集料規范類似。而歐盟混凝土集料標準EN12620和EN13043的不同之處在于把集料指標按幾何要求、物理要求和化學要求進行劃分，另外集料所提指標也有所不同。

EN13043S是用dID標示集料標號的，粗集料的定義是標號為D且粒度不大于45mm或標號為d的粒度不小于2mm的集料。可以看出歐洲的粗集料相當于中國的S4-S14的規格標準。EN13043要求所有的粗集料都應符合表6規定的與其粒度標號dID相對應的級配要求。

表6 一般級配要求

對于級配的粗骨料，如果D≥2d,那么級配應符合中型篩的粗集料級配的總限值和公差要求，如表7。

表7 中型篩的粗集料級配的總限值和公差

對于針片狀含量，中國規范要求其在12%-20%的范圍內，大小視公路等級要求而定，EN13043要求在15%-50%的范圍內。對于粗集料，EN13043的標準取消了壓碎值這個力學指標，改為洛杉磯磨耗值以及沖擊值，且沖擊值的試驗方法與國內不同。中國卻特別注重壓碎值，壓碎值是以前英國標準BS812中的方法，考慮到沖擊值和磨光值有較好的相關性，所以中國在《公路瀝青路面施工技術規范》中對沖擊值不再做要求。集料的棱角性、細長顆粒、安定性和有害物質含量等只作為一般性的指標，沒有太多的要求。集料的粘附性指標是中國特有的，國外一般沒有，只要求瀝青混合料滿足水穩定性指標即可，粘附性僅僅作為初選集料品種的參考性指標。

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