花岗岩在沥青混凝土路面中的应用技术

花岗岩在沥青混凝土路面中的应用技术摘要：沥青混凝土路面多种优点，使它成为目前世界高等级公路中的主要路面结构形式。辉绿岩和玄武岩与沥青有很好的粘附性，但这类优质筑路材料的紧缺，贮量丰富的花岗岩集料通过采取一系列提高花岗岩和沥青粘附性的措施，通过大量试验及应用实例，完全能够修筑性能优良的沥青混凝土路面。关键词：沥青路面花岗岩抗剥落剂应用技术1.沥青路面的发展现状沥青混凝土路面行车平稳，舒适，噪音低，能提前开放交通而无需养护龄期，且在使用过程中养护方便，易于回收再生利用等优点，沥青路面的种类、铺筑工艺、使用性能不断被拓展和改善，已成为目前世界高等级公路中的主要路面结构形式。有资料显示，我国高速公路的建设成本已经高出了欧美许多发达国家，使用年限却与国外先进水平存在较大差距，且我国幅员辽阔，气候条件，交通条件差别很大，经济基础，技术水平也参差不齐，所以工程建设必需结合本地的实际情况，发挥就地取材的巨大潜力，采用与之相适应的保证沥青路面质量的技术措施，以达到降低成本提高使用效率的目的。2.料源供应状况集料是构成沥青混合料骨架的主要组成部分，其几何特性与力学特性对沥青混合料的路用性能有很大的影响,其化学特性又对保证沥青与集料的良好结合起着至关重要的作用，所以选择优质的集料来进行沥青路面的施工就显得尤其重要。现在一致认为，表面呈碱性且结构相对致密的辉绿岩和玄武岩与沥青有很好的粘附性，是修筑沥青路面的优质材料，但公路建设的飞速发展又导致优质筑路材料的紧缺，开辟新的料源势在必行。在广东地区，高速公路网发达，城市建设也大量采用了沥青路面。但广东优质的玄武岩和辉绿岩产量本来就很少，目前只有深圳平湖生产辉绿岩，佛山狮岭生产玄武岩，且经过多年开采，其产量已不能保证工程建设的需要，而石质坚硬，致密，耐磨性强的花岗岩却分布较广，在沥青路面施工技术规范中也有明确要求，沥青路面的建设应遵循“因地制宜，就地取材”的原则，充分使用符合要求的地方性材料，且其开采必须符合环境保护的要求。现广州其周边地区如增城，博罗，珠海等地区盛产优质花岗岩，采石场均具备了相当的规模并采用了先进的生产工艺，其颗粒形状、强度指标、洁净度等象征材料质量的各项指标均能满足高等级沥青路面用集料的技术要求。3.沥青路面病害分析在许多已建成道路的使用过程中，尽管所用的材料为辉绿岩或致密玄武岩等优质材料，严重车辙，开裂，泛油，坑槽等早期损坏现象时有发生，特别在南方多雨地区，水损害已成了路面损坏的主要形式，甚至通车几年就不得不进行大面积维修。究其原因并不全是因为材料品种产生的,而主要是由于技术力量储备不足、设计不合理、不按科学规律进行施工管理等主观因素；气候和交通荷载条件恶劣，地方性材料生产工艺落后，来源复杂，质量不稳定等客观原因引起。有研究表明，一些性能优良的材料如花岗岩等酸性石料，只要采取措施改善其与沥青的粘附性，同样能修筑路用性能优良的沥青路面，在国外是大量使用的材料。因此研究如何提高沥青与集料的粘附性，减少沥青路面水损害的措施已成了特别是多雨地区广大公路建设者普遍关心的问题。4.试验研究现有研究表明，沥青路面水损害的主要原因是由于水分介入到沥青与集料界面，致使沥青膜从集料表面剥离,相应的解决途径有：防止或减少水分进入沥青混合料内部；提高沥青与集料的粘附性，提高集料之间的粘结力。目前通常采用水煮法、动静态浸水法来评价沥青与石料粘附性、马歇尔残留稳定度、干湿抗拉强度比和冻融法等来评价沥青混合料的粘附性及水稳定性。通过验证试验，现采用了同一种花岗岩、二种常用的级配类型、三种沥青、抗剥落剂、消石灰，用水煮法检验沥青和集料的粘附性,并对沥青混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，比较其对沥青与矿料的粘附性和混合料水稳定性的影响。4.1原材料原材料采用了某石场致密的优质花岗岩、茂名70#（B级）、泰普克70#基质沥青和路翔SBS改性沥青、西安产的BA3型抗剥落剂、消石灰，各种原材料的技术指标检测结果见表1～表3,从试验结果看出，除了改性沥青的针入度指数不满足改性沥青I-D规范要求外，原材料其它各项指标均满足规范要求。表1花岗岩集料力学指标及针片状含量试验结果表2花岗岩集料物理指标试验结果表3沥青检测指标4.2级配选择为了尽量减少水分进入沥青混合料内部，本次验证试验采用了目前应用较多的两种典型的密实型级配SMA（改性沥青）和AC-13（普通沥青），通过目标配合比设计，其级配组成及混合料各项指标见表4～表5。表4二种混合料的级配组成表5混合料配合比设计技术指标4.3混合料性能验证考虑到抗剥落剂的受热稳定性和在施工过程中不可避免存在沥青不同程度的老化现象，在进行验证试验时，沥青都进行了老化处理。试验时用同一种石料，选用不同的沥青，抗剥落剂按试验规程和模拟现场实际材料情况用水煮法进行粘附性试验，试验结果见表6,然后用二种级配类型用不同的沥青和抗剥落剂分别成型马歇尔试件，进行残留稳定度试验和冻融劈裂试验，其试验结果见表7。表6矿料与不同沥青之间的粘附性试验由表6可以看出，BA-3型抗剥落剂能明显改善沥青与花岗岩集料之间的粘附性，SBS改性沥青不掺抗剥落剂其粘附性能满足规范要求，这一点从SBS改性沥青掺抗剥落剂后其残留稳定度和冻融劈裂试验无明显变化得到了证明。表7集料与不同沥青混合料残留稳定度及冻融劈裂试验(试验过程中选用沥青时,SMA只考虑用改性沥青,消石灰只用于普通沥青混合料,其掺量为矿料用量的2%.代替一部分矿粉)从表7的数据看,所验证的混合料指标均能满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求，但SMA-13沥青含量较多，能在集料表面形成较厚的沥青膜，故其水稳定性明显优于AC-13C型沥青混合料，掺加长期效果和受热稳定性好的抗剥落剂能明显改善沥青混合料的水稳定性，消石灰的改善效果更好。试验验证结果表明：通过掺加消石灰和抗剥落剂等一系列措施，能显著提高花岗岩沥青混合料的水稳定性,并且各项目指标能达到沥青路面施工规范的指标要求。5.沥青路面施工管理措施虽然有符合要求的沥青混合料，但也要实行科学合理的施工管理，才能修筑优质沥青路面的重要前提。精心施工，控制关键工序：沥青混凝土路面的施工质量控制除把好原材料质量关外，各个工序的温度控制是关键，须根据沥青材料的粘温曲线确定包括沥青加热、混合料拌和、现场摊铺、碾压等各道工序的控制温度；紧凑合理安排工作量，力争当天加热的沥青当天用完以减少沥青加热次数导致的沥青老化；合理配置施工机械以保证混合料连续摊铺；在不发生推移开裂的情况下尽可能高温紧跟碾压以达到好的压实效果，从而确保沥青路面的整体质量。6.需综合考虑的问题6.1现行规范用的水煮法检验的粘附性试验仅仅只能供初选集料品种的参考性指标，材料的选用必须通过对混合料的各项性能检验来综合确定。6.2选择集料时，石料不仅要致密，而且一定要粗糙，在增强相互之间嵌挤作用的同时，使集料吸附更多的沥青结合料，以改善混合料的耐久性和提高抗车辙能力，但过分粗糙又会过分增加沥青用，经济上不合理，所以集料表面的粗糙程度须通过沥青混合料的性能试验如马歇尔试验，车辙试验来评价。6.3有资料表明，我国目前使用的抗剥落剂中有相当一部分产品粘附性的室内试验结果十分好，其受热稳定性和耐久性也好，但抗剥落剂在使用前必须对其进行耐热性检验以确认其长期。7.花岗岩应用实例在广州市的市政道路改建中，花岗岩已成功用于广园西路，江南西路等多条市政道路的建设中，广州周边的高速公路，如华南路、广园快速等，特别是SMA沥青混凝土路面，能充分发挥SMA密实骨架的抗车辙性能，SBS改性沥青的高温稳定性和较厚沥青玛蹄脂油膜的耐久性，使用多年状态良好，显示出了其优越的路用性能。8.结论参考国内外花岗岩应用研究成果，结合广东地区的实际情况可以看出：8.1通过合理的施工组织和管理，同时采取一系列提高花岗岩和沥青粘附性的措施，完全能够修筑性能优良的花岗岩沥青混凝土路面。通过大量应用实例，可以看出花岗岩在沥青路面，甚至在不少的高速公路等高等级沥青路面上的应用，应用效果相当良好。8.2沥青混合料中的集料,是一个地方性材料,大量的集料如果能就地取材,这对充分利用地方性材料及节省投资等方面有十分重要的意义。参考文献:1、沙庆林《高速公路沥青路面早期破环现象及预防》人民交通出版社。2、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004人民交通出版社3、《公路工程集料试验规程》JTGE42—2005人民交通出版社4、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052—2000人民交通出版社5、《公路工程质量检验评定标准》JTGF80/1—2004人民交通出版社