廣西石灰?guī)r集料特性調(diào)研

胡彬

【摘 要】近年來高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，造成玄武巖等優(yōu)質(zhì)集料的大量開采和使用，造成玄武巖礦產(chǎn)的日益枯竭，提高了工程建設(shè)成本。尋找一種替代性的路用集料對于我國公路建設(shè)有著積極的效應(yīng)。石灰?guī)r由于分布廣，儲量大，開采容易等優(yōu)秀特性正受到越來越多道路工作者的關(guān)注。本文匯總了石灰?guī)r在廣西地區(qū)的分布情況，總結(jié)了石灰?guī)r作為路面上面層的一些主要力學(xué)指標(biāo)。結(jié)果表明，石灰?guī)r在多數(shù)情況下可以替代玄武巖，是一種比較可靠的上面層集料，在不降低路用性能的情況下，能夠更好地節(jié)約工程成本，降低造價，提高當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】道路工程；礦產(chǎn)資源分布；石灰?guī)r；集料特性

1 廣西石灰?guī)r地區(qū)分布特點

廣西地區(qū)石灰?guī)r一般可以分為三種：硅質(zhì)石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、純質(zhì)石灰?guī)r。

1.1 純質(zhì)石灰?guī)r類

純質(zhì)石灰?guī)r類的石山分布面積為1萬5平方公里左右，占整個廣西地區(qū)裸露石山面積的1/3左右。其中多分布在都安峰叢區(qū)以及桂林陽朔一帶。

1.2 硅質(zhì)石灰?guī)r類

該種石灰?guī)r構(gòu)成的石山分布面積達(dá)27841.15平方公里，占廣西地區(qū)裸露石山面積的60%，幾乎所有縣市均有分布。其中以都安、梧州、北部灣、柳江、融安、南寧等分布最多，面積均達(dá)1000平方公里以上。

1.3 含泥質(zhì)灰?guī)r

由石灰?guī)r夾砂頁巖或火成巖構(gòu)成的石山丘陵面積約26580.45平方公里，占整個廣西地區(qū)面積的23%。主要分布在南丹、河池、鹿寨等地區(qū)[1]。

廣西的石灰?guī)r有礦區(qū)巖層厚度大、巖質(zhì)優(yōu)的特點。截至2010年底，廣西省已探明的礦床地共109處。其中大型18處，中型41處，小型36處，礦點20處，累計探明儲量共46億噸。廣西地質(zhì)調(diào)查院羅允義研究表明廣西地區(qū)現(xiàn)已探明儲量的石灰?guī)r礦床有大型16處、中型31處、小型25處，并綜合地質(zhì)法和遙感法調(diào)查發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r總面積達(dá)到了5萬多平方公里，占廣西總面積五分之一，估算總量達(dá)7.2萬億噸。引進(jìn)遙感技術(shù)重新進(jìn)行廣西石灰?guī)r分布區(qū)圈定和資源量估算，相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果如下表1所示[2]。

2 廣西石灰?guī)r的集料性能

如果將石灰?guī)r石料作為瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面的路用材料，那么一般來說評價石灰?guī)r的指標(biāo)主要有：抗壓強(qiáng)度、壓碎值、堅固性、洛杉磯磨耗損失和磨光值等。本文有代表性的選取了廣西各個不同地區(qū)石場生產(chǎn)的石灰?guī)r粗集料，進(jìn)行了一系列的粗集料物理力學(xué)性能調(diào)研，分析石灰?guī)r作為路用材料的可行性和適用性。

2.1 抗壓強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度，是能夠反映石灰?guī)r相關(guān)性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，決定了礦石的堅硬與否。一般認(rèn)為石灰?guī)r巖質(zhì)中二氧化硅等含量比玄武巖少，其抗壓強(qiáng)度比玄武巖相對較低，因此施工單位偏好使用密度更大，硅質(zhì)礦物含量更高的玄武巖。表2為廣西主要石灰?guī)r礦場的巖石抗壓強(qiáng)度。

從以上圖表可以看出，對廣西地區(qū)大量石料場的石灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度值進(jìn)行匯總，最大抗壓強(qiáng)度為126.5Mpa，最小的僅僅為82.1Mpa，不過這依然大于規(guī)范要求的60MPa，屬于比較堅硬的巖石，可以用于高速公路的使用條件。

2.2 堅固性能

高速公路表面層的集料長時間暴露在外界環(huán)境，雖然有瀝青膜保護(hù)，但是集料本身還是要受自然環(huán)境對它的侵蝕，使集料內(nèi)部發(fā)生較大的物化反應(yīng)，巖石本身會發(fā)生風(fēng)化，破碎和松散，影響了面層的耐久性。規(guī)范中采用集料堅固性試驗來模擬集料在硫酸鈉溶液多次浸泡與循環(huán)作用下抵抗硫酸鈉結(jié)晶的能力，測定石灰?guī)r集料安定性?！稙r青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對路用石料堅固性做出了明確的要求。不管是高速公路還是一級公路，或者等級比較低的公路，這些公路所使用的集料的堅固性都應(yīng)≤12%。

結(jié)合調(diào)研的廣西地區(qū)各石料場的石料堅固性進(jìn)行統(tǒng)計可得，該地區(qū)石料的堅固值在2.97%-6.2%之間，大大低于規(guī)范12%的限值。所調(diào)研的石灰?guī)r堅固性都能滿足瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中的要求。由此可以推出：廣西地區(qū)石灰?guī)r應(yīng)用于瀝青面層中時，在堅固性這一方面是滿足規(guī)范要求的。

2.3 壓碎性能

在機(jī)械荷載逐漸增大的情況下，石料抵抗壓碎的能力即為集料壓碎值。它是集料的一種力學(xué)指標(biāo)，其值越大，其在公路工程中的適用性就越好。《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》對所用石料的壓碎值做出了明確要求。對于高速公路及一級公路的表面層，石料的壓碎值應(yīng)該≤26%；其他面層所用石料的壓碎值≤28%。長沙理工大學(xué)的祝明對廣西省南寧市外環(huán)公路沿線碎石料場、靖那高速公路和河都高速公路所用碎石壓碎值情況進(jìn)行了匯總[3]，可以看出，將所調(diào)研的廣西地區(qū)各石料場的石料壓碎值進(jìn)行統(tǒng)計可得，該地區(qū)石料的壓碎值在11.3%-22.3%之間，高于規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，均能夠很好地滿足《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。由此我們可以推斷出：廣西地區(qū)的石灰?guī)r在應(yīng)用于各等級公路的瀝青面層時，在壓碎值這一方面是能滿足規(guī)范要求的。

2.4 磨耗性能

洛杉磯磨耗損失同樣也是集料的一個重要指標(biāo)，該指標(biāo)能很好地反映瀝青路面的耐久性和安全使用性能。磨耗值越高，說明粗集料越能經(jīng)受汽車輪胎的磨耗，不至于被早早磨光，降低行駛安全性；經(jīng)過統(tǒng)計廣西主要石灰?guī)r礦場的磨耗值[4]。將所調(diào)研的廣西地區(qū)各石料場的石料磨耗損失進(jìn)行統(tǒng)計可得，該地區(qū)石料的磨耗損失最大為25.2%，最小為15.5%。

在《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中，對石料的磨耗損失主要如下：高速公路及一級公路的表面層，洛杉磯磨耗損失≤28%；其他面層，洛杉磯磨耗損失≤30%。而對于一級公路以下的公路，洛杉磯磨耗損失應(yīng)該≤35%?？梢酝茢喑?，均滿足《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對石料應(yīng)用與瀝青路面面層的要求。由此可以推出：廣西地區(qū)石灰?guī)r應(yīng)用于瀝青面層中時，在磨耗損失這一方面是滿足規(guī)范要求的。

2.5 磨光性能

高速公路路面表面層粗集料受到汽車輪胎荷載的反復(fù)摩擦，從而其表面的瀝青膜被輪胎磨失，粗集料在瀝青磨掉后暴露在外，經(jīng)過相當(dāng)時間后，道路抗滑就主要依靠粗集料了。因此，用集料磨光值來表征路面集料的耐摩擦性，當(dāng)磨光值較大，對于路面來說越有積極效應(yīng)。磨光值小，路面越容易被磨光，對于汽車安全駕駛越不利。而廣西省所屬區(qū)域作為為潮濕區(qū)，當(dāng)石灰?guī)r石料應(yīng)用于高速公路及一級公路的表面層，磨光值應(yīng)滿足>42。從相關(guān)廣西主要石灰?guī)r礦場的磨光值匯總中可以看出，各石料場的石料磨光值基本維持在38-43，僅僅略微小于規(guī)范要求的42，而僅僅只有個別石料場的石料滿足規(guī)范的磨光值要求。由此可以看出，廣西石灰?guī)r應(yīng)用與瀝青路面表面層時，在磨光值這一方面只有個別料場的石料滿足規(guī)范要求，絕大多數(shù)的料場是不滿足規(guī)范要求的。

3 結(jié)語

（1）廣西石灰?guī)r礦物儲量相當(dāng)巨大，分布范圍廣泛，分布在廣西西北地區(qū)，西南地區(qū)以及東北地區(qū)，在廣西省各大廠區(qū)均有分布。儲量大，巖質(zhì)好，開采方便將是廣西石灰?guī)r應(yīng)用與瀝青路面面層的一大優(yōu)勢，亟待開發(fā)，對于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)有很好的提升作用。

（2）廣西石灰?guī)r應(yīng)用于瀝青路面面層中時，在單軸抗壓強(qiáng)度性能、堅固性能、壓碎性能、磨耗性能等方面均能滿足規(guī)范的要求，在磨光性能方面只有個別石料廠的石灰?guī)r能滿足要求。如果磨光值能夠滿足要求，那么在公路建設(shè)時就可以用石灰?guī)r替代玄武巖，可以節(jié)約工程成本。建議鋪設(shè)試驗路進(jìn)行驗證。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李志才.廣西石灰?guī)r資源概況及其開發(fā)利用現(xiàn)狀[J].中國區(qū)域地質(zhì)，1992（03）： 278-282.

[2]羅允義.廣西石灰?guī)r成礦預(yù)測、資源總量估算及綜合開發(fā)利用研究[J].桂林工學(xué)院學(xué)報，2002（03）：328-332.

[3]祝明.廣西地區(qū)石灰?guī)r碎石壓碎值特性及對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響[J].長沙理工大學(xué)，2012.

[4]陳飛.高速公路瀝青路面石灰?guī)r集料表層應(yīng)用技術(shù)研究[J].長沙理工大學(xué)，2013：97.

[責(zé)任編輯：王楠]