花崗巖在潮漳高速公路瀝青路面中的應(yīng)用實踐

廣東省南粵交通潮漳高速公路管理中心 / 龔曉攀

隨著我國高速公路迅猛發(fā)展，瀝青路面常用集料如石灰?guī)r、玄武巖等，由于地域分布不均，局部地區(qū)儲量不足，不能滿足當(dāng)前高等級公路瀝青路面的建設(shè)需求?；◢弾r在我國分布較廣，其中廣東、福建、廣西、湖北、安徽以及東北等地區(qū)儲量尤其豐富，且具有結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)地堅硬、耐磨、抗磨耗等特點，但花崗巖與瀝青粘附性較差，用花崗巖集料生產(chǎn)瀝青混合料水穩(wěn)性能不足，容易產(chǎn)生瀝青膜剝落導(dǎo)致路面松散、坑槽等水損壞，這一特征限制了花崗巖在瀝青路面中的應(yīng)用。為解決這一難題，國內(nèi)外對改善花崗巖等酸性集料水穩(wěn)性能開展深入研究，如采用抗剝落劑、摻加消石灰粉等措施，成效顯著，但抗剝落劑售價高僅在瀝青上面層采用，消石灰粉市場供應(yīng)混亂，質(zhì)量難以控制。鑒于此，本文結(jié)合花崗巖在潮漳高速公路瀝青路面中的應(yīng)用實踐，總結(jié)花崗巖瀝青混合料的應(yīng)用效果及經(jīng)驗，為類似地區(qū)高速公路瀝青路面建設(shè)提供參考。

1.工程概況

潮漳高速公路位于廣東省潮州市，路線全長64.561km，設(shè)計速度100km/h，下面層采用8cm厚GAC-25結(jié)構(gòu)，中面層采用5.5cm厚GAC-20C結(jié)構(gòu)，上面層采用4.5cm厚GAC-16C結(jié)構(gòu)。項目沿線花崗巖分布廣、儲量大，石灰?guī)r、玄武巖資源奇缺，施工初期選用了60km以外的閃長巖碎石作為瀝青路面集料，因運距遠(yuǎn)、價格高，加之環(huán)保部門的嚴(yán)格管控，斷供現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴(yán)重制約工程進(jìn)度。經(jīng)過反復(fù)研究論證，確定采用隧道洞渣花崗巖加工碎石，作為瀝青路面集料，同時添加水泥替代抗剝落劑，改善瀝青混合料的水穩(wěn)性能。

2.原材料性能指標(biāo)

2.1 瀝青

瀝青下面層采用A級70號石油瀝青，瀝青中上面層采用SBS I-D改性瀝青

2.2 花崗巖粗集料

花崗巖棄渣生產(chǎn)的4種規(guī)格集料，分別為10～25mm、10～20mm、5～10mm、3～5mm，經(jīng)過各項技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果得知，花崗巖集料各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求，其中花崗巖集料經(jīng)水泥、礦粉改性后，粘附性指標(biāo)由原3級提高至4級和5級，滿足瀝青下面層及中面層設(shè)計要求。同時也發(fā)現(xiàn)，花崗巖加工成碎石針片狀偏多，尤其5～10mm規(guī)格料針片狀含量偏大，花崗巖碎石中石英晶體顆粒含量偏大。

2.3 細(xì)集料

細(xì)集料采用0～3mm石灰?guī)r機制砂，由主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果可知，機制砂的砂當(dāng)量、石粉含量指標(biāo)雖符合要求，但已接近設(shè)計要求臨界值。

2.4 瀝青混合料性能檢驗

瀝青中、下面層生產(chǎn)配合比混合料各項性能檢驗結(jié)果表明，瀝青混合料動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強度比、滲水系數(shù)以、低溫彎曲破壞應(yīng)變及肯德堡飛散損失等均滿足設(shè)計要求。

3.施工生產(chǎn)控制

3.1 石場生產(chǎn)質(zhì)量控制

（1）花崗巖集料采用三級破碎工藝，分四檔料加工生產(chǎn)。在鄂式（第一級）破碎機與圓錐（第二級）破碎機之間加入5mm振動篩，過濾5mm以下顆粒，控制針片狀顆粒含量，最后一級破碎采用了雙反擊腔破碎機，用以提高集料整形效率。

（2）分級挑揀石材，綜合利用花崗巖棄渣。優(yōu)選裂隙少、色澤一致、石英晶體成分少的毛石用于瀝青面層材料，次級毛石用于基層、底基層、墊層等材料。

（3）花崗巖堅硬、耐磨、表面粗糙，會加速破碎設(shè)備磨損，影響碎石粒徑均勻、穩(wěn)定，應(yīng)經(jīng)常觀察牙板、篩網(wǎng)的磨損程度，磨損嚴(yán)重時必須及時更換。

3.2 后場質(zhì)量控制

（1）加強進(jìn)場材料抽檢及使用過程監(jiān)管。瀝青進(jìn)場應(yīng)逐車抽檢，使用時每天應(yīng)取樣檢驗三大指標(biāo)?；◢弾r集料每天應(yīng)抽檢針片狀、雜巖（石英結(jié)晶顆粒）含量，機制砂每天抽檢砂當(dāng)量、石粉含量及含水率。

（2）加強原材料存儲管理。不同規(guī)格集料應(yīng)分倉堆放，嚴(yán)格控制料堆高度（≤5m），料倉及拌和機料斗上方應(yīng)遮蓋防雨。瀝青儲存溫度應(yīng)控制在合理范圍，基質(zhì)瀝青宜為130℃～140℃，改性瀝青150℃～160℃，且應(yīng)加強溫度監(jiān)測。礦粉、水泥應(yīng)及時入罐存放。

（3）隨時在線監(jiān)測拌和樓設(shè)備的礦料用量、油石比、拌和時間及溫度。施工期間定期對拌和樓計量、控制系統(tǒng)進(jìn)行校核，同時檢查拌和樓篩網(wǎng)破損、堵孔以及除塵效果，確保拌和過程中供料穩(wěn)定。

（4）隨時觀察花崗巖瀝青混合料是否存在離析、花白料、油團等現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)應(yīng)予廢棄。試驗室每工作班至少2次抽取樣品，進(jìn)行瀝青含量抽提試驗及礦料級配分析，驗證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并制作試件進(jìn)行馬歇爾和肯德堡分散試驗，測定空隙率、穩(wěn)定度、流值以及試件飛散損失指標(biāo)。

3.3前場施工質(zhì)量控制

（1）拌和樓熟料倉放料時，車輛應(yīng)前后移動3次進(jìn)行裝料，最大限度減少裝料離析。車輛卸料時不能碰撞攤鋪機，起頂高度不應(yīng)過高，仰角控制在400以內(nèi)，由攤鋪機推動緩緩前行，使瀝青混合料整體下滑至攤鋪機斗內(nèi)，避免粗料滾動離析。

表1 花崗巖路面性能檢測結(jié)果

（2）瀝青混合料布料高度不宜超過螺旋布料器高度的2/3，并保證布料器勻速向兩側(cè)供料，布料器端部距物料側(cè)面擋板距離應(yīng)在10～30cm，前擋板底部掛設(shè)柔性擋板，以防止瀝青混合料豎向離析。

（3）攤鋪過程中嚴(yán)格檢測車輛、布料器、受料斗兩側(cè)的混合料溫度，對于溫度不合格的混合料應(yīng)予廢棄，不得強行攤鋪碾壓。松鋪厚度確定后不宜輕易調(diào)整，攤鋪速度控制在2～3m/min，對紅外線找平系統(tǒng)應(yīng)格外注意保護(hù)及不可輕易擾動，保證攤鋪時平整度。

（4）瀝青混合料應(yīng)在高溫條件下緊跟碾壓，碾壓組合為：初壓采用兩臺13t以上鋼輪壓路機各弱振一遍，一臺前靜后振一遍，一臺前振后振一遍；復(fù)壓采用三臺13t以上鋼輪壓路機各強振兩遍，再用兩臺30t以上膠輪壓路機各碾壓兩遍；終壓采用一臺13t以上鋼輪壓路機靜壓兩遍，消除輪跡。

4.路用性能檢測

花崗巖瀝青混合料下面層、中面層完工后，對結(jié)構(gòu)層的壓實度、彎沉、平整度及滲水系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行了檢測，為了檢驗花崗巖用于上面層的可能性，在攤鋪中面層試驗路時，專門檢測了結(jié)構(gòu)層構(gòu)造深度、抗滑性能，具體檢測結(jié)果見表1。

從檢測結(jié)果可知：瀝青下面層、中面層的壓實度、彎沉、平整度及滲水系數(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范及設(shè)計要求，局部位置滲水系數(shù)超標(biāo)問題，均已進(jìn)行了返工處理，交工驗收評定合格；瀝青中面層試驗路構(gòu)造深度、抗滑摩擦系數(shù)達(dá)到了瀝青表面層設(shè)計要求，驗證了摻水泥改性的花崗巖瀝青混合料可用于上面層材料。

5.結(jié)束語

潮漳高速公路瀝青路面采用花崗巖集料，摻水泥作為抗剝落劑，其瀝青混合料水穩(wěn)性能滿足要求，路用性能良好，為類似地區(qū)花崗巖在瀝青路面中的應(yīng)用提供如下經(jīng)驗參考。

（1）花崗巖瀝青混合料摻水泥時，應(yīng)選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，摻量為礦料總量1%～3%，具體應(yīng)根據(jù)集料粘附性和瀝青混合料三階段配合比試驗結(jié)果綜合確定。

（2）花崗巖中常夾雜石英石晶體，對瀝青粘附性差，石場應(yīng)精心挑選毛石原料，對晶體富集的毛石應(yīng)予剔除，碎石中的晶體顆粒含量應(yīng)嚴(yán)格控制?；◢弾r加工成碎石針片狀偏多，應(yīng)通過破碎、篩分工藝予以調(diào)整，減少針片狀顆粒含量，重點控制5～10mm規(guī)格集料。

（3）花崗巖瀝青混合料細(xì)集料應(yīng)選擇石灰?guī)r機制砂，且應(yīng)對其石粉含量嚴(yán)格控制。礦粉宜選擇工廠生產(chǎn)的碳酸鈣粉，且要求碳酸鈣及氫氧化鈣含量高。

（4）花崗巖瀝青混合料配合比設(shè)計應(yīng)重點檢驗水穩(wěn)性指標(biāo)，除檢驗馬歇爾殘留穩(wěn)定度、低溫彎曲破壞應(yīng)變等指標(biāo)，同時應(yīng)增加肯德堡飛散損失指標(biāo)檢驗。

（5）針對花崗巖集料特性，瀝青路面施工過程中，應(yīng)加強拌和樓原材料管理、成品檢驗及瀝青混合料運輸、攤鋪、碾壓等過程質(zhì)量控制。

（6）廣東省潮汕地區(qū)花崗巖儲量豐富，采用花崗巖集料修筑瀝青路面，技術(shù)條件日趨成熟，社會、經(jīng)濟效益不言而喻，適宜大量推廣應(yīng)用。