閃長巖在改性瀝青SMA-13面層中的應用

薛華偉

（汕頭市達濠市政建設有限公司深圳分公司，廣東深圳 518040）

0 引言

近年深圳地區境內在建市政道路的規模很大，路面用材料用量激增，改性瀝青SMA-13面層常用的輝綠巖和玄武巖集料在深圳及周邊地區已經無料源，無法滿足路面工程的需要。通過對周邊市場的調查，發現廣西的閃長巖儲量較大，可開采的地方很多，通過水路可以運輸到深圳地區使用。在以上情況下，松福路項目部建議利用閃長巖應用于改性瀝青SMA-13面層中，雖然閃長巖在其他地區工程中偶有利用，但在深圳還是首次，在深圳的氣候和地質條件下，閃長巖的應用是一個新課題。

1 方案論證

該課題提出后，業主、設計、監理非常重視和謹慎，針對該意見，專門召開了松福大道瀝青SMA面層集料選用專家研討會，會議邀請了道路方面經驗和理論知識豐富的五位專家組成了專家組，認為廣西產輝長類閃長巖可以作為改性瀝青SMA-13面層集料，為了確保質量，對于實施方法和步驟達成以下結論：

（1）各項試驗必須委托有資質權威的試驗機構進行全面的試驗；

（2）試驗內容包括：集料試驗、瀝青混和料配合比試驗；

（3）規模施工前，重視試驗段的施工，通過試驗段，檢驗各項技術參數，并對配合比進行微調。試驗段完成后，應通過專家進行評審，評審合格后方可大面積施工；

（4）把控集料的生產工藝，加強集料巖質和外形的質量。

2 原材料的準備

2.1 粗集料的選擇

改性瀝青SMA-13型所用集料為廣西產閃長巖10～15 mm、5～10 mm碎石。閃長巖為中性深成巖的代表巖石，也是花崗石材中主要巖石類型之一。其化學成分介于酸性、基性巖之間，SiO2含量 52%～63%，FeO、Fe2O3、MgO各約 3%～5%，Al2O約16%～17%，Na2O為3%，K2O為2%。礦物成分主要由中性斜長石和一種或數種暗色礦物組成。最常見的暗色礦物是角閃石，有時為輝石、黑云母。巖石中可含少量石英和鉀長石，石英小于20%，鉀長石小于10%。典型的閃長巖中淺色礦物含量65%～75%，暗色礦物20%～30%。結構多半為半自形粒狀，斜長石晶形一般較好，呈板柱狀，礦物顆粒均勻，多為塊狀構造。

由公路工程集料試驗規程（JTG E42-2005）中T0304-2005、T0316-2005和T0317-2005等試驗方法進行試驗，其基本性能見表1。

表1 粗集料基本性能對比

2.2 細集料的選擇

細集料采用廣西產閃長巖石屑0～5 mm。試驗結果見表2。

表2 細集料的技術性能

2.3 膠結料的選擇

試驗采用東莞泰和SBS I-D改性瀝青，由公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程（JTJ E52-2011）中試驗方法分別進行試驗，依據JTG F40-2004進行檢評，其基本性能分別見表3。

表3 SBS I-D改性瀝青性能

2.4 填料的選擇

填料采用博羅公莊鎮球磨石灰石礦粉。利用JTG E42-2005和JTG F40-2004進行試驗和檢評，各項指標見表4。

表4 填料的技術指標

2.5 外加劑的選擇

穩定劑采用鹽城產絮狀木質素纖維，摻量為混料料的0.3%。

3 目標配合比設計

（1）瀝青面層用SMA-13瀝青混凝土礦料級配組成要求，見表5。

（2）目標配合比

礦料篩分結果見表6。經過試配，SMA-13型瀝青試驗室目標配合比采用10～15 mm碎石∶5～10 mm碎石∶0～5 mm碎石∶礦粉 =48∶29∶14.5∶8.5。其合成配合比見表6，目標配合比級配曲線見圖1。

（3）設計級配粗集料間隙率VCADRC

按設計目標配合比級配，用搗實法測定4.75mm以上粗集料的松方毛體積相對密度γs=1.66，4.75 mm以上粗集料平均毛體積相對密度γcA=2.749,則粗集料的間隙率VCADRC=[1-γs/γcA]=39.6%。

（4）設計最佳瀝青用量確定

表5 SMA-13瀝青混凝土礦料級配范圍要求

表6 礦料篩分結果匯總表

圖1 4.75mm通過率為24.9%SMA-13礦料級配曲線

根據所選擇的設計級配和初試油石比試驗的空隙率的結果，分別以5.12%、5.39%、5.66%和5.92%的油石比制作馬歇爾試件,按JTJ052-2000 T0709-2000規程進行了SMA-13目標配合比馬歇爾最佳瀝青用量實驗（見表7）；SMA-13目標配合比馬歇爾試驗結果和SMA-13試驗關系曲線（見圖2）；根據馬歇爾配合比設計技術要求和希望的設計空隙率為3%～4.5%和最小油石比等相關要求，因此初步確定SMA-13瀝青混合料改性瀝青油石比為5.9%（瀝青用量為5.6%）。

表7 馬歇爾試件的體積參數

圖2 SMA-13馬歇爾試驗結果關系曲線

4 路用性能檢驗

按照JTJ052-2000 T0732-2000規程，以油石比5.9%制作車轍試件，進行車轍試驗，以油石比5.9%制作馬歇爾試件，分別進行謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗和水穩定性檢驗。試驗結果見表8。

表8 路用性能試驗結果

從表8的試驗值和規范要求值可知，廣西閃長巖制備的SMA-13的各項性能指標均符合規范要求。

5 試驗段數據和評審

根據專家論證內容，為了檢驗閃長巖大面積使用的路用性能，松福大道項目部進行了試驗段的鋪筑，并進行了各項現場技術指標的檢測。2013年12月19日，按照華南理工大學土木與交通檢測中心的改性瀝青SMA-13設計配合比進行了試驗段的鋪設。按照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。各項檢測數據見表9。

試驗段的評審：閃長巖集料的檢測結果與深圳其他項目中輝綠巖、玄武巖為集料的改性瀝青SMA-13面層檢測數據相當，有些路用檢測指標還優于以上集料的使用效果，尤其閃長巖集料路面構造深度等數據較為理想。評審中通過觀察試驗段的外觀，提出以下幾個方面應加強：

表9 試驗段各項路用指標現場檢測數據匯總表

（1）油石比和外加劑木質纖維在拌合時一定按要求控制好比例，保持干燥并使用機械添加，攪拌均勻。

（2）根據原材料的情況，注意配合比的微調，使壓實后粗骨料達到嵌擠的效果，避免出現懸浮狀態，拌合和攤鋪時保持均勻。

（3）生產中石場盡量增加改進措施：a.增加表層風化層清除范圍和深度；b.在第二道破碎機后安裝10 mm篩孔振動篩，對粒徑小于10 mm的顆粒單獨篩除，減少雜質和薄弱礦物成分混入細集料中；c.加裝整形機，改善粗集料的顆粒性狀；d.加裝干式除塵器，解決因使用整形機后0.075 mm以下顆粒含量過高的問題。

6 結論

以上成果通過應用于深圳松福大道路面工程和機場南新建工程市政工程第Ⅲ標段，兩項目通車以來，路面情況良好。實踐證明，通過嚴格的檢測和試驗，施工中注意控制細節，遵循規范，廣西產的閃長巖在改性瀝青SMA-13面層中的應用，完全可以滿足施工規范要求，在經濟效益上也很顯著。