海南萬洋高速花崗巖集料應用研究

王 模

(海南省交通工程建設局，海南 海口 570203)

0 引言

萬洋高速是海南省“田字型”高速公路規劃網中重要的組成部分，路線全長164 km，橫穿海南全境，是交通部品質工程項目、綠色工程示范項目，其對完善海南交通體系，擴大海南西部地區經濟快速發展有著重大的社會意義。高速沿線花崗巖資源豐富，石灰巖、玄武巖資源匱乏，為推動地方材料的應用，建設環境節約型路面，擬在項目全線推廣應用花崗巖集料。

本文以花崗巖瀝青混合料為基礎，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行對比試驗，分析液體抗剝落劑和水泥對花崗巖瀝青混合料路用性能的貢獻能力和效果，為花崗巖集料在萬洋高速的應用提供參考。

1 試驗方案

本次研究礦料級配選用項目上常用的AC-25C型，粗細集料均采用花崗巖石料，石灰巖礦粉，瀝青則采用項目上使用的50號A級道路石油瀝青。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%的水泥三種方案進行配合比設計，并對其水穩定性能和高溫穩定性能進行對比分析，為今后花崗巖集料在項目中的應用提出合理化建議。

2 原材料試驗

2.1 瀝青

試驗采用泰普克50號A級道路石油瀝青，其主要技術指標見表1。

表1 50號A級道路石油瀝青試驗結果

2.2 礦料

花崗巖集料選自瓊中茅迪碎石場，經過顎式破碎機和2臺圓錐破碎機加工，顆粒形狀較好，集料規格為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易有限公司生產的石灰巖礦粉，主要技術指標見表2。

表2 集料試驗結果

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的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

3 配合比設計

海南氣候炎熱多雨，且瀝青中下面層均采用50號瀝青，配合比設計應重點考慮瀝青混合料的高溫性能和密實性能，本次設計的礦料級配組成見表3。

表3 礦料級配組成設計表

根據確定的試驗方案分別進行馬歇爾試驗，并根據試驗結果確定最佳油石比，試驗結果見表4。

表4 馬歇爾試驗結果

由馬歇爾試驗結果可知：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，瀝青混合料空隙率降低。與液體抗剝落劑相比，水泥由于細度較大，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，穩定度增高，流值降低。

4 性能驗證

4.1 水穩定性能驗證

在最佳油石比條件下對設計的瀝青混合料進行殘留穩定度試驗和凍融劈裂試驗，對其水穩定性能進行對比分析(見表5)。

表5 花崗巖瀝青混合料水穩定性試驗結果

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

4.2 高溫性能驗證

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

表6 60 ℃車轍試驗結果

表征瀝青混合料高溫性能的指標可以采用60 ℃動穩定度結果，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穩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 ℃動穩定度增加幅度為28.6%，添加水泥后花崗巖瀝青混合料的60 ℃動穩定度增加幅度為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 結語

通過本文研究可知：

1)采用花崗巖集料，瀝青混合料水穩定性能難以滿足規范要求，但瀝青混合料高溫性能指標可以達到規范要求；

2)添加4‰液體抗剝落劑后，瀝青混合料水穩定性能和高溫性能均得到了提升，浸水馬歇爾殘留穩定度比提高29.0%，凍融劈裂強度比提高61.7，60 ℃動穩定度提高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定性能，其中浸水馬歇爾殘留穩定度比提高了24.1%，凍融劈裂強度比提高了58.9%，60 ℃動穩定度提高了69.9%；

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