花崗片麻巖用于膠粉瀝青路面上面層的試驗(yàn)分析

張國(guó)斌,申鐵軍

（1.山西辰潤(rùn)交通科技有限公司,山西 晉中 030600; 2.山西路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司,山西 太原 030031）

0 引言

該項(xiàng)目所用石料的石質(zhì)為花崗片麻巖，屬變質(zhì)巖，是由花崗巖經(jīng)過(guò)變質(zhì)作用形成的一種典型的弱酸性石料，由于與瀝青的結(jié)合能力較差，所以除了考慮花崗片麻巖與瀝青黏附性不足的問題還要考慮瀝青混合料的抗車轍性能[1-3]。該類巖石量總數(shù)量約150 000 m3以上，所以如要加以利用就需改善花崗片麻巖和瀝青的黏附性，在制備花崗片麻巖瀝青混合料時(shí)需要在保證混合料有較好的抗高溫變形能力的同時(shí)確保瀝青和花崗片麻巖的黏附性要滿足要求[4-6]。

1 花崗片麻巖作為粗骨料的試驗(yàn)分析

該項(xiàng)目分別進(jìn)行了骨料原材料試驗(yàn)、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)、瀝青混合料性能試驗(yàn)。具體試驗(yàn)情況如下：

1.1 骨料試驗(yàn)

1.1.1 巖石化學(xué)成分試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖石情況，分別取有代表性母巖進(jìn)行了兩次巖石化學(xué)成分試驗(yàn)，五個(gè)樣品，經(jīng)檢測(cè)，該隧道洞渣為花崗巖和花崗片麻巖，SiO2含量均大于65%（SiO2含量大于65%為酸性巖石）[7-9]，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 花崗片麻巖母巖化學(xué)成分試驗(yàn)結(jié)果表

1.1.2 骨料質(zhì)量指標(biāo)試驗(yàn)

取樣4.75~9.5 mm和9.5~16 mm兩種骨料進(jìn)行試驗(yàn)（兩個(gè)加工點(diǎn)），經(jīng)檢測(cè)該粗骨料試驗(yàn)結(jié)果均滿足瀝青混合料中粗骨料的質(zhì)量技術(shù)要求[10]，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 花崗片麻巖粗骨料檢測(cè)結(jié)果表

1.2 粗骨料與瀝青黏附性試驗(yàn)

粗骨料分別和普通瀝青、改性瀝青、摻抗剝落劑瀝青進(jìn)行黏附性試驗(yàn)，第一次試驗(yàn)結(jié)果為：和普通瀝青、改性瀝青黏附性等級(jí)為3級(jí)，和摻抗剝落劑改性瀝青黏附性等級(jí)為4級(jí)[11-13]，第二次試驗(yàn)結(jié)果為：和普通瀝青黏附性等級(jí)為3級(jí)，和橡膠改性瀝青黏附性等級(jí)為4級(jí)。技術(shù)要求濕潤(rùn)區(qū)和半干區(qū)粗骨料與瀝青的黏附性不小于4級(jí)[14-16]。針對(duì)該骨料與瀝青黏附性差，又進(jìn)行了瀝青老化后和骨料黏附性試驗(yàn)，瀝青與骨料黏附性試驗(yàn)情況如下：瀝青為90#道路石油瀝青，骨料為9.5~16 mm花崗巖和花崗片麻巖[17-19]，采用6種方案進(jìn)行90#瀝青黏附性試驗(yàn)，瀝青與骨料黏附性試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 瀝青與骨料的黏附性等級(jí)試驗(yàn)結(jié)果

2 瀝青混合料配合比和混合料性能試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)合膠粉瀝青路面上面層設(shè)計(jì)，進(jìn)行ARAC-16相關(guān)設(shè)計(jì)和性能試驗(yàn)，其中粗骨料采用現(xiàn)有花崗片麻巖4.75~9.5 mm、9.5~16 mm；細(xì)骨料采用0~2.36 mm、2.36~4.75 mm石灰?guī)r機(jī)制砂（為提高瀝青混合料抗水損害性能，規(guī)范要求一般不采用酸性石料生產(chǎn)的細(xì)骨料）；礦粉采用水泥，確定最佳的油石比是6.2%，9.5~16 mm碎石∶4.75~9.5 mm碎石∶2.36~4.75 mm∶0~2.36 mm=44∶22∶6∶22∶6。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果見表4~7，室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況見圖1~4，石灰?guī)r、玄武巖的粗骨料級(jí)配篩分見表8~9，可看出作為上面層級(jí)配要求，花崗片麻巖、石灰?guī)r、玄武巖三者的篩分情況沒有本質(zhì)的區(qū)別。

圖1 旋轉(zhuǎn)薄膜試驗(yàn)

圖2 現(xiàn)場(chǎng)滲水試驗(yàn)

圖3 試件體積指標(biāo)試驗(yàn)

圖4 試件力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)

表4 花崗片麻巖粗骨料級(jí)配篩分表（冷料倉(cāng)）

表5 花崗片麻巖粗骨料級(jí)配篩分表（熱料倉(cāng)）

表6 礦粉檢測(cè)指標(biāo)

表7 6.2%油石比ARAC-16混合料試驗(yàn)的結(jié)果匯總表

表8 石灰?guī)r粗骨料級(jí)配篩分表

表9 玄武巖粗骨料級(jí)配篩分表

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，室內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)已經(jīng)基本完成。從現(xiàn)有完成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，使用該碎石作為瀝青路面粗骨料，瀝青混合料滿足規(guī)范要求，但由于作為酸性骨料黏附性等級(jí)達(dá)不到4級(jí)以上，所以下一步要模擬瀝青混合料短期和長(zhǎng)期老化過(guò)程，低溫抗裂、水損壞性能試驗(yàn)，后續(xù)還需要進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)路用性能。瀝青混合料進(jìn)行模擬短期老化（135 ℃烘箱恒溫4 h）和長(zhǎng)期老化（85 ℃烘箱恒溫5 d），考慮到瀝青為橡膠改性瀝青，短期老化溫度設(shè)置為135 ℃和180 ℃，混合料經(jīng)老化后進(jìn)行彎曲試驗(yàn)和浸水后殘留的穩(wěn)定度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與未經(jīng)老化混合料相關(guān)試驗(yàn)比較。得出結(jié)論如下：

（1）普通瀝青老化后和骨料黏附性為3級(jí)，骨料經(jīng)水泥改性后黏附性達(dá)到4級(jí)，可在施工中使用水泥替代部分礦粉作為填料去改善骨料與瀝青的黏附性。

（2）瀝青混合料老化后低溫彎曲應(yīng)變減小到新拌混合料的74%，大于規(guī)范要求（規(guī)范要求≥3 000）。