酸性石料在瀝青路面中應(yīng)用的可行性分析

盧 博

陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，西安 710068

前言

對(duì)于輝綠巖和玄武巖等巖性為中性的石料而言，由于其與瀝青之間的粘附性較好可為瀝青混合料提供良好的水穩(wěn)定性，而且其石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨性好，可作為瀝青路面中優(yōu)先推薦使用的上面層集料。而對(duì)于巖性偏酸、SiO2含量較高的其他種類巖石，則應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和可行性評(píng)估之后方可選用。

1 酸性石料基本性能測(cè)試

某高速公路改擴(kuò)建工程由于地方材料限制，優(yōu)質(zhì)路用集料短缺，當(dāng)?shù)亓蠄?chǎng)主要生產(chǎn)偏酸性的路用集料。經(jīng)過對(duì)原石的巖性鑒定之后發(fā)現(xiàn)，該料場(chǎng)生產(chǎn)的集料主要為黑云母變粒巖，巖礦鑒定結(jié)果很不理想，其碎石表面晶體含量較高，礦物成分中石英（SiO2）的含量達(dá)到了73%，屬于典型的酸性石料。由于酸性石料與瀝青之間的粘附性不良，在不采取抗剝落措施的時(shí)候很容易導(dǎo)致混合料的水穩(wěn)定性不滿足要求，導(dǎo)致路面發(fā)生水損壞，過早地出現(xiàn)剝落和坑槽。

對(duì)該料場(chǎng)生產(chǎn)的10mm～15mm和5mm～10mm碎石進(jìn)行了全面的性能驗(yàn)證試驗(yàn)，全部試驗(yàn)結(jié)果匯總于下表之中。

從級(jí)配篩分和石料性能指標(biāo)的檢測(cè)結(jié)果來看，該粗集料10mm～15mm顆粒級(jí)配偏細(xì)、針片狀含量偏高、粘附性不足，水洗法<0.075mm顆粒含量超出要求，但其他表征石料力學(xué)和強(qiáng)度性能的指標(biāo)，如：壓碎值、洛杉磯磨耗值、磨光值等均能夠滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。

從該碎石與SBS改性瀝青和AH-70號(hào)重交瀝青的粘附性試驗(yàn)結(jié)果來看，SBS改性瀝青能達(dá)到4級(jí)以上、70號(hào)基質(zhì)瀝青僅為2～3級(jí)，與瀝青之間的粘附性不良。如果在輝綠巖、玄武巖等優(yōu)質(zhì)路用集料供應(yīng)充足的情況下，建議不要使用這種石料；但當(dāng)材料供應(yīng)緊張、迫不得已時(shí)，必須要采取一定的抗剝落措施并經(jīng)過路用性能驗(yàn)證特別是水穩(wěn)定性驗(yàn)證通過之后方可使用。

3 酸性石料在瀝青混凝土路面中應(yīng)用的可行性分析

3.1 常用的抗剝落措施調(diào)研

經(jīng)調(diào)研，在使用酸性石料時(shí)目前國(guó)內(nèi)外所采用的抗剝落措施通常為對(duì)瀝青進(jìn)行改性和對(duì)石料進(jìn)行改性兩種。主要措施包括：

①第一種：在瀝青中摻入液體類抗剝落劑，摻量一般為瀝青質(zhì)量的0.4%～0.5%。但一般液體抗剝落劑都為胺類外加劑，在高溫的時(shí)候容易分解，使用效果并不理想。

②第二種：在瀝青混合料中采用水泥或消石灰替代一部分礦粉，一般為混合料質(zhì)量的2%～3%，此種方案使用效果較好、有很多工程都采用這種抗剝落措施。但該措施在材料上需要增加水泥或消石灰的用量，在設(shè)備上對(duì)于只有2個(gè)粉料倉(cāng)的拌和站需要增加一個(gè)粉料倉(cāng)，從而增加一部分造價(jià)。

③第三種：采用飽和石灰水浸泡或噴灑集料。浸泡或噴灑之后需要烘干使用，該措施的操作較為粗糙、施工過程較難控制。

綜上，考慮到施工的可行性和使用的效果，對(duì)于本工程經(jīng)綜合比較分析后推薦采用第二種措施。

3.2 技術(shù)可行性分析

如前所述，在瀝青混合料中采用水泥或消石灰替代一部分礦粉用以改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性在國(guó)內(nèi)許多工程中都有應(yīng)用。從技術(shù)角度來講，目前可根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)和使用效果對(duì)其可行性做出一些結(jié)論，可以確定：

①采用第二種抗剝落措施對(duì)于改善酸性石料的水穩(wěn)定性應(yīng)該是可行的，但需要進(jìn)行系統(tǒng)性的試驗(yàn)驗(yàn)證方可最終確定使用的具體方案。

②對(duì)于最佳油石比的影響

當(dāng)摻入2%～3%的水泥或消石灰時(shí)，瀝青混合料的最佳油石比會(huì)略有增加，一般為0.1%～0.3%，這主要是由于消石灰的比表面積比礦粉的比表面積大，與同等質(zhì)量的礦粉相比，能夠吸附更多的瀝青。

表1 級(jí)配篩分結(jié)果

表2 石料性能指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

③對(duì)于瀝青混合料路用性能所造成的影響

對(duì)于瀝青混合料的水穩(wěn)定性改善效果十分顯著；在適當(dāng)?shù)膿搅肯拢?dāng)油石比提高較少時(shí)，對(duì)高溫性能影響不大。

可見，從技術(shù)角度來看，采取第二種抗剝落措施是可行的。

4 結(jié)語

從上述分析可以看出，某高速公路改擴(kuò)建工程料場(chǎng)所生產(chǎn)的酸性粗集料除了與瀝青的粘附性較差之外，其基本物理力學(xué)性能指標(biāo)均十分優(yōu)異。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外常用的抗剝落措施調(diào)研分析后發(fā)現(xiàn)，采用在瀝青混合料中添加水泥或消石灰替代一部分礦粉的方法從技術(shù)上是可行的，有利于改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能.人民交通出版社，2001：213-222，414-452

[2]李士永.酸性集料在瀝青混凝土路面修筑中的應(yīng)用.山西建筑，2005，31(15)：138-139

[3]林川，鄭宇強(qiáng).汕汾高速公路瀝青混凝土路面摻加消石灰抗剝離的施工技術(shù).廣東公路交通，2002，(5)：36-39

[4]Rao M.V.,Prakash，Gupta S.D.，Vaswani N.K.Effect of Lime on Adhesion and Stripping of Bitumen.Roorhie Univ.Res.J.1968，10(3)：25-41

[5]王抒音.高速重載交通下改善瀝青-集料界面相互作用的技術(shù)途徑.哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2002：32-40，83-92