海南萬洋高速花崗巖集料應(yīng)用研究

王 模

(海南省交通工程建設(shè)局，海南 ?？?570203)

0 引言

萬洋高速是海南省“田字型”高速公路規(guī)劃網(wǎng)中重要的組成部分，路線全長164 km，橫穿海南全境，是交通部品質(zhì)工程項(xiàng)目、綠色工程示范項(xiàng)目，其對(duì)完善海南交通體系，擴(kuò)大海南西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展有著重大的社會(huì)意義。高速沿線花崗巖資源豐富，石灰?guī)r、玄武巖資源匱乏，為推動(dòng)地方材料的應(yīng)用，建設(shè)環(huán)境節(jié)約型路面，擬在項(xiàng)目全線推廣應(yīng)用花崗巖集料。

本文以花崗巖瀝青混合料為基礎(chǔ)，采用在瀝青中摻加液體抗剝落劑和在瀝青混合料中添加水泥等方案進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，分析液體抗剝落劑和水泥對(duì)花崗巖瀝青混合料路用性能的貢獻(xiàn)能力和效果，為花崗巖集料在萬洋高速的應(yīng)用提供參考。

1 試驗(yàn)方案

本次研究礦料級(jí)配選用項(xiàng)目上常用的AC-25C型，粗細(xì)集料均采用花崗巖石料，石灰?guī)r礦粉，瀝青則采用項(xiàng)目上使用的50號(hào)A級(jí)道路石油瀝青。按照采用花崗巖集料、在瀝青中摻加4‰液體抗剝落劑以及在瀝青混合料中添加2%的水泥三種方案進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并對(duì)其水穩(wěn)定性能和高溫穩(wěn)定性能進(jìn)行對(duì)比分析，為今后花崗巖集料在項(xiàng)目中的應(yīng)用提出合理化建議。

2 原材料試驗(yàn)

2.1 瀝青

試驗(yàn)采用泰普克50號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 50號(hào)A級(jí)道路石油瀝青試驗(yàn)結(jié)果

2.2 礦料

花崗巖集料選自瓊中茅迪碎石場(chǎng)，經(jīng)過顎式破碎機(jī)和2臺(tái)圓錐破碎機(jī)加工，顆粒形狀較好，集料規(guī)格為19 mm～31.5 mm,9.5 mm～19 mm,4.75 mm～9.5 mm,0 mm～2.36 mm，礦粉采用海南和鑫建材貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 集料試驗(yàn)結(jié)果

2.3 抗剝落劑

液體抗剝落劑選用PA-1型，水泥采用澄邁華盛天涯水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

3 配合比設(shè)計(jì)

海南氣候炎熱多雨，且瀝青中下面層均采用50號(hào)瀝青，配合比設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮瀝青混合料的高溫性能和密實(shí)性能，本次設(shè)計(jì)的礦料級(jí)配組成見表3。

表3 礦料級(jí)配組成設(shè)計(jì)表

根據(jù)確定的試驗(yàn)方案分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最佳油石比，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果可知：相同油石比條件下，花崗巖瀝青混合料空隙率較大；添加液體抗剝落劑或者水泥之后，由于提高了瀝青膠漿與集料的界面活性[2]，瀝青混合料更容易密實(shí)，瀝青混合料空隙率降低。與液體抗剝落劑相比，水泥由于細(xì)度較大，比表面積較大，能夠吸收更多的油分，其瀝青膠漿稠度更大，使得添加水泥的瀝青混合料空隙率增大，穩(wěn)定度增高，流值降低。

4 性能驗(yàn)證

4.1 水穩(wěn)定性能驗(yàn)證

在最佳油石比條件下對(duì)設(shè)計(jì)的瀝青混合料進(jìn)行殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，對(duì)其水穩(wěn)定性能進(jìn)行對(duì)比分析(見表5)。

表5 花崗巖瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

由上述結(jié)果可知：采用花崗巖集料，瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和凍融劈裂強(qiáng)度比均難以滿足文獻(xiàn)[2]要求，添加液體抗剝落劑或水泥后，瀝青混合料力學(xué)性能和水穩(wěn)定性能均得到了提升，尤其是瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度接近1.0 MPa。添加液體抗剝落劑后，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比提高了29.0%，凍融劈裂強(qiáng)度比提高了61.7；添加2%水泥后，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比提高了24.1%，凍融劈裂強(qiáng)度比提高了58.9%，結(jié)果表明：添加4‰的液體抗剝落劑和添加2%的水泥對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性能替身效果相當(dāng)。

4.2 高溫性能驗(yàn)證

按照文獻(xiàn)[2]的規(guī)定成型車轍板試件，試件尺寸300 mm×300 mm×50 mm，室溫下冷卻12 h以上，置于已達(dá)到試驗(yàn)溫度60 ℃±1 ℃的恒溫室中保溫6 h后進(jìn)行瀝青混合料車轍試驗(yàn)(見表6)。

表6 60 ℃車轍試驗(yàn)結(jié)果

表征瀝青混合料高溫性能的指標(biāo)可以采用60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果，也可以采用總的位移變形量。由表6，圖1，圖2可知：添加液體抗剝落劑或水泥，花崗巖瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度性能均得到了提升。添加液體抗剝落劑后花崗巖瀝青混合料的60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度增加幅度為28.6%，添加水泥后花崗巖瀝青混合料的60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度增加幅度為69.9%；添加液體抗剝落劑或者水泥，表征瀝青混合料高溫性能的位移變形量降低，添加液體抗剝落劑后花崗巖瀝青混合料60 min位移降低了20.3%，添加水泥后花崗巖瀝青混合料60 min位移降低了49.3%。

5 結(jié)語

通過本文研究可知：

1)采用花崗巖集料，瀝青混合料水穩(wěn)定性能難以滿足規(guī)范要求，但瀝青混合料高溫性能指標(biāo)可以達(dá)到規(guī)范要求；

2)添加4‰液體抗剝落劑后，瀝青混合料水穩(wěn)定性能和高溫性能均得到了提升，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比提高29.0%，凍融劈裂強(qiáng)度比提高61.7，60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度提高28.6%；

3)添加2%的水泥也可以較好的提升瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性能，其中浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度比提高了24.1%，凍融劈裂強(qiáng)度比提高了58.9%，60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度提高了69.9%；

4)添加4‰的液體抗剝落劑和添加2%的水泥對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性能增幅相當(dāng)，添加2%的水泥可以有效的提高瀝青混合料高溫性能，結(jié)合海南氣候條件，建議優(yōu)先選用水泥作為抗剝落劑。