閃長巖集料在瀝青路面上面層結構中的應用

劉 安

廣東省高速公路瀝青混凝土上面層集料主要使用的是花崗巖及輝綠巖集料,由于廣東省已建高速公路中主要使用花崗巖集料,部分使用輝綠巖集料,但未有使用閃長巖集料的,所以這個項目第一次采用,在廣東省的氣候及地質條件下,閃長巖的應用是一個新的課題。

1 閃長巖性能指標介紹

這個項目所采用的閃長巖集料,經過權威檢測機構檢測及工地試驗室的試驗,各項性能指標如下:這個石場閃長巖類屬于中性侵入巖,SiO2含量52%～63%,主體成分為硅酸飽和類火成巖。主要礦物為中性斜長石、輝石,次要礦物有角閃石、石英、磁鐵礦及少量副礦物。

經過詳盡的地質勘探,這個石場的閃長巖礦體規模龐大,只要生產線產能問題解決,供應這個項目的集料使用量完全沒問題。這里的石料是致密狀構造,主要礦物斜長石具有硬度較大、強度較高的物理力學性質,化學性質也比較穩定。因此,這種巖類集料具有較高的強度、較好的耐磨性能和抗磨光性能。經過檢測機構及我們工地試驗室的集體檢測,其各項技術性能指標完全能滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范及高速公路施工設計文件的要求。由該石場試生產的用于瀝青路面上面層閃長巖集料(規格:10 mm～15 mm)取樣檢測的各項技術性能指標如表1所示。

表1 集料性能評價試驗結果匯總表

按照JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范瀝青路面抗滑表層用粗集料的技術要求,粗集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質,表面粗糙,并具有足夠的強度和耐磨耗性,根據檢測機構的試驗結果,閃長巖的主要技術指標均能滿足規范規定的技術要求,是符合高速公路瀝青路面使用要求的。

2 閃長巖礦的開發應用

為了確認閃長巖能否用于高速公路抗滑表層,對閃長巖AC-13C型的表面層級配進行各種瀝青混合料的性能試驗。

1)車轍試驗。由車轍試驗的結果可知,閃長巖配制的普通瀝青AC-13C混合料的動穩定度按照我們工地試驗室試配的級配曲線配制瀝青混合料,嚴格按照JTJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程中“T 0703-2000”輪碾法制作試件,并按“T 0719-1993”瀝青混合料車轍試驗進行檢測,結果能達到1 878次/mm的理想數據,完全能滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范不小于1 000次/mm的要求,也滿足這個項目設計文件里不小于1 000次/mm的要求。

2)浸水馬歇爾試驗。按JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范的規定,浸水馬歇爾試驗殘留穩定度應不小于80%。試驗結果表明,馬歇爾試驗的穩定度和浸水48 h穩定度都較高,閃長巖使用普通A級70號瀝青摻消石灰時浸水殘留穩定能達到88.6%。

3)凍融劈裂試驗。按JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范的規定,凍融劈裂試驗殘留強度比應不小于75%。試驗結果說明,混合料的凍融劈裂強度和未經凍融條件的劈裂強度值都較高,經受凍融循環的混合料劈裂強度降低很少,說明水穩定性很好。其中,閃長巖使用普通瀝青摻消石灰的殘留強度比能達到81.8%,超過75%的要求。

我們為了保證數據的準確性和科學性,將配合比全套送到權威檢測機構復核,該項目工地試驗室的數據與復核的試驗數據基本一致,再次論證了閃長巖用作AC-13C上面層集料的可行性。

3 配合比設計情況

3.1 目標配合比設計情況

1)瀝青混合料中各礦料配合比見表2。

表2 瀝青混合料中各礦料配合比 %

2)閃長巖礦料合成級配表見表3。

表3 閃長巖礦料合成級配表

3)該目標配合比設計結論。a.該配合比采用茂名東海A級70號瀝青,以3.5%,4.0%,4.5%,5.0%和5.5%油石比制備馬歇爾試件,并采用理論最大相對密度儀實測法測算理論最大相對密度,通過對配合比進行馬歇爾驗證,其馬歇爾密度,空隙率,VMA,VFA,穩定度選定最佳油石比5.0%均滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范要求。b.試驗結果表明,本次試驗對廣明高速公路工程瀝青上面層AC-13C的目標配合比設計滿足規范要求。

3.2 生產配合比設計情況

1)瀝青混合料中各礦料摻配比例見表4。

表4 瀝青混合料中各礦料摻配比例%

2)礦產合成級配表見表5。

表5 礦產合成級配表

3)配合比設計結論。a.該配合比采用茂名東海A級70號瀝青,以4.7%,5.0%和5.0%油石比制備馬歇爾試件,并采用理論最大相對密度儀實測法測算理論最大相對密度,通過對配合比進行馬歇爾驗證,其馬歇爾密度,空隙率,VMA,VFA,穩定度在選定油石比5.0%的情況下均滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范要求。b.試驗結果表明,本次試驗對廣明高速公路工程瀝青上面層AC-13C的生產配合比設計滿足規范及設計要求。

4 試鋪試驗路的情況

為了檢驗這種集料大面積使用的路用性能,項目部進行了試驗路的鋪筑,并進行了各項現場技術指標的檢測。2009年1月3日,按照試驗室已經配制出來的AC-13C型瀝青上面層配合比進行了試驗路的鋪筑。工地試驗室按JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規范的要求進行現場監控,全過程跟蹤檢測。各項檢測數據如表6所示。

表6 試驗路各項路用指標現場檢測數據匯總表

試驗路的結論是:閃長巖集料的檢測結果與以往我們已經做過的多個項目的AC-13C的瀝青上面層檢測數據相當,有些路用檢測指標還優于以往項目其他集料的使用效果,尤其閃長巖集料路面的摩擦系數和構造深度數據較為理想。

試驗段施工完,經檢驗合格并總結施工經驗后,開始大面積用于全線的施工。項目通車以來,路用情況良好。實踐證明,該地區的閃長巖是可以用于高速公路瀝青路面上面層的。

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