盧 博
陜西省交通規(guī)劃設計研究院,西安 710068
對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,而且其石質堅硬、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。而對于巖性偏酸、SiO2含量較高的其他種類巖石,則應對其進行詳細的技術經(jīng)濟比較和可行性評估之后方可選用。
某高速公路改擴建工程由于地方材料限制,優(yōu)質路用集料短缺,當?shù)亓蠄鲋饕a偏酸性的路用集料。經(jīng)過對原石的巖性鑒定之后發(fā)現(xiàn),該料場生產的集料主要為黑云母變粒巖,巖礦鑒定結果很不理想,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候很容易導致混合料的水穩(wěn)定性不滿足要求,導致路面發(fā)生水損壞,過早地出現(xiàn)剝落和坑槽。
對該料場生產的10mm~15mm和5mm~10mm碎石進行了全面的性能驗證試驗,全部試驗結果匯總于下表之中。
從級配篩分和石料性能指標的檢測結果來看,該粗集料10mm~15mm顆粒級配偏細、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和強度性能的指標,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號重交瀝青的粘附性試驗結果來看,SBS改性瀝青能達到4級以上、70號基質瀝青僅為2~3級,與瀝青之間的粘附性不良。如果在輝綠巖、玄武巖等優(yōu)質路用集料供應充足的情況下,建議不要使用這種石料;但當材料供應緊張、迫不得已時,必須要采取一定的抗剝落措施并經(jīng)過路用性能驗證特別是水穩(wěn)定性驗證通過之后方可使用。
經(jīng)調研,在使用酸性石料時目前國內外所采用的抗剝落措施通常為對瀝青進行改性和對石料進行改性兩種。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,在設備上對于只有2個粉料倉的拌和站需要增加一個粉料倉,從而增加一部分造價。
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,對于本工程經(jīng)綜合比較分析后推薦采用第二種措施。
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)定性在國內許多工程中都有應用。從技術角度來講,目前可根據(jù)以往的工程經(jīng)驗和使用效果對其可行性做出一些結論,可以確定:
①采用第二種抗剝落措施對于改善酸性石料的水穩(wěn)定性應該是可行的,但需要進行系統(tǒng)性的試驗驗證方可最終確定使用的具體方案。
②對于最佳油石比的影響
當摻入2%~3%的水泥或消石灰時,瀝青混合料的最佳油石比會略有增加,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,與同等質量的礦粉相比,能夠吸附更多的瀝青。
表1 級配篩分結果
表2 石料性能指標檢測結果
③對于瀝青混合料路用性能所造成的影響
對于瀝青混合料的水穩(wěn)定性改善效果十分顯著;在適當?shù)膿搅肯拢斢褪忍岣咻^少時,對高溫性能影響不大。
可見,從技術角度來看,采取第二種抗剝落措施是可行的。
從上述分析可以看出,某高速公路改擴建工程料場所生產的酸性粗集料除了與瀝青的粘附性較差之外,其基本物理力學性能指標均十分優(yōu)異。通過對國內外常用的抗剝落措施調研分析后發(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上是可行的,有利于改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。
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