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(1.長沙理工大學 交通運輸工程學院,湖南 長沙 410004; 2.海南省路橋投資建設有限公司，海南 ?？?570110)

0 引言

瀝青面層是由石料與瀝青拌合、攤鋪、碾壓形成供車輛行駛的結構層，其中路面用石料占據(jù)主要地位。隨著公路事業(yè)的快速發(fā)展，我國公路用集料需求量迅速增大，瀝青面層常用的玄武巖、石灰?guī)r等堿性或中性石料資源緊張，部分地區(qū)石料已出現(xiàn)供不應求現(xiàn)象，不得不通過遠距離運輸提供公路用石料，從而增加了造價，阻礙了公路事業(yè)的發(fā)展?；◢弾r石料在我國分布廣泛，資源儲量較大，為了降低造價，充分考慮因地制宜的條件，花崗巖集料逐漸成為不二選擇。

瀝青路面的水損害現(xiàn)象是公路早期病害的一種主要現(xiàn)象，沙慶林[1]指出其與瀝青路面的排水不暢、瀝青混合料空隙率過大、壓實度不足等有重要的相關性。但是為了保證混合料的水穩(wěn)定性，瀝青與集料的粘附性滿足要求是首要條件。通常堿性石料能夠很好地裹覆瀝青，但是沒有良好的抗磨性。花崗巖等酸性巖石堅硬耐磨，相互之間能發(fā)揮骨架作用，并且花崗巖的抗磨光能力強，其混合料抗滑能力強且能夠長期使用，但其粘附性問題成為制約發(fā)展的關鍵性因素。目前為止，國外常通過添加消石灰提高混合料性能，但是由于消石灰細度較高，不利于混合料的拌合，對油石比會產(chǎn)生影響[2]。研究顯示瀝青混合料使用花崗巖粗集料，細集料部分或全部利用石灰?guī)r或者玄武巖細集料制備的瀝青混合料各路用性能符合規(guī)范設計要求[3]。國內有研究表明僅僅通過添加單一液體抗剝落劑，由于抗剝落劑性能的穩(wěn)定性不足，集料粘附性與瀝青混合料水穩(wěn)定性仍不能滿足要求。因此，本文通過幾種方案不同組合研究花崗巖碎石的粘附性，通過瀝青混合料的殘留馬歇爾穩(wěn)定度與殘留凍融劈裂強度分析其改善方案的綜合使用效果。

1 原材料試驗

由表1～表5可知，本文采用的原材料各項性能指標均滿足規(guī)范的技術要求，其中相比于礦粉而言，水泥具有較好的細度。

表1 南辰石場石料技術指標粒級/mm表觀相對密度毛體積相對密度吸水率/%磨耗值/%壓碎值/%粒級/mm表觀相對密度毛體積相對密度吸水率/%磨耗值/%壓碎值/% 16～13．2 2．7042．6530．7113．2～9．5 2．6912．6470．70 9．5～4．75 2．6882．6490．8918．916．84．75～2．36 2．7202．6480．982．36～1．18 2．6822．6430．821．18～0．6 2．6912．6380．73 0．6～0．3 2．6862．6380．66 0．3～0．15 2．6862．6480．5818．916．80．15～0．0752．7002．6610．57篩底2．7212．721/

表2 泰普克70#基質瀝青技術指標針入度(25℃，100g，5s)/mm針入度指數(shù)PI延度(15℃，5cm/min)/cm當量脆點T1，2軟化點/℃當量軟化點T800動力粘度(60℃)/(Pa·s)RTFOT后殘留物質量變化/%針入度比(25℃)/%延度(10℃)/cm66-1．0>130-11．84647．4205-0．17129(60～80)(-1．5～+1．0)(≥100)(≥45)(≥160)(≤±0．8)(≥61)(≥6) 注：括號內值為技術要求。

表3 SBS改性瀝青技術指標針入度(25℃，100g，5s)/mm針入度指數(shù)PI延度(5℃，5cm/min)/cm軟化點/℃密度(15℃)/(g·cm-3)彈性恢復(25℃)/%RTFOT后殘留物質量變化/%針入度比(25℃)/%延度(5℃)/cm510．5820．6811．030860．617016．3(40～60)(≥0)(≥20)(≥60)(實測)(≥75)(≤±1．0)(≥65)(≥15) 注：括號內值為技術要求。

表4 礦粉技術指標類別表觀相對密度/(g·cm-3)粒度范圍/%<0．6mm<0．15mm<0．075mm親水系數(shù)外觀技術要求≥2．50100．090～10075～100<1無團粒結塊檢驗數(shù)據(jù)2．731100．097．989．40．54無團粒結塊

表5水泥技術指標類別表觀相對密度/(g·cm-3)粒度范圍/%<0．6mm<0．15mm<0．075mm外觀技術要求/100．090～10075～100無團粒結塊檢驗數(shù)據(jù)3．009100．0100．098．6無團粒結塊

2 石料的粘附性試驗方案

本文根據(jù)國內外對粘附性的研究，考慮施工便宜、可操作以及與真實關聯(lián)性，采用水浸法對南辰石場花崗巖石料進行粘附性試驗研究，擬定的試驗方案見表6所示。

表6 粘附性試驗方案方案內容方案1基質瀝青方案2SBS方案3SBS+1%礦粉+2%水泥方案4SBS+XT2方案5SBS+XT2+2%水泥方案6SBS+XT2+3%水泥

表7 粘附性試驗結果浸水時間/h方案1方案2方案3方案4方案5方案6剝落面積/%粘附等級剝落面積/%粘附等級剝落面積/%粘附等級剝落面積/%粘附等級剝落面積/%粘附等級剝落面積/%粘附等級0．520三級6四級1五級3四級1五級0五級130三級6四級1五級3四級1五級0五級1．540二級8四級1五級4四級1五級0五級255二級8四級1五級5四級1五級0五級

由表7與圖3可知隨著浸水時間的延長，集料的粘附性等級有所降低，其中基質瀝青受浸水時間影響較為明顯，這是由基質瀝青性能較差，瀝青軟化點較低，瀝青處于流動狀態(tài)。由表7可知，方案3與方案5雖均可達到5級技術要求，但表面仍有露骨現(xiàn)象，不利于混合料的水穩(wěn)定性。由圖2知，方案6改善性能較好，瀝青能夠成功裹覆顆粒表面，形成較厚瀝青膜。因此方案6為最佳方案。

圖1 基質瀝青改善方案

圖2 SBS+XT-2+3%水泥改善方案

圖3 集料粘附等級與浸水時間關系圖

3 瀝青混合料設計與性能研究

3.1 瀝青混合料級配設計

表8 AC13混合料級配設計類別不同粒徑(mm)的通過率/%1613 29 54 752 361 180 60 30 150 075設計級配10097 673 847 332 824 716 711 59 36 1上限100100856850382820158下限100906838241510754中值1009576 5533726 51913 5106

3.2 馬歇爾指標研究

表9 馬歇爾試驗結果方案類型油石比/%相對密度毛體積理論空隙率VV/%礦料間隙率VMA/%飽和度VFA/%方案35 02 3802 4984 714 768 0方案55 02 3852 4994 614 668 5方案65 02 3902 5014 414 469 4(4～6)(≥14)(65～75) 注：括號內為技術要求值。

由表9可知，在該級配下各方案的體積指標均滿足要求。

3.3 水穩(wěn)定性性能研究

表10 瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度方案類型浸水0 5h浸水48h穩(wěn)定度/kN流值/(0 1mm)穩(wěn)定度/kN流值/(0 1mm)殘留穩(wěn)定度/%方案310 6033 468 8134 3183 1方案512 0435 6210 3134 6285 6方案612 3234 6411 0936 3490 0(≥8)(15～40)//(≥85) 注：括號內值為技術要求。

表11 瀝青混合料凍融劈裂試驗方案類型凍融劈裂前試件強度/MPa凍融劈裂后試件強度/MPaTSR/%方案31 010 7473 3方案51 180 9177 1方案61 281 1386 5(≥80) 注：括號內值為技術要求。

圖4 不同方案的殘留穩(wěn)定度

圖5 不同方案的凍融劈裂殘留強度TSR

由表10以及圖4知，方案3瀝青混合料殘留穩(wěn)定度無法滿足要求，為了保證路面質量，規(guī)范提出殘留穩(wěn)定度大于等于85%技術要求，方案5雖然能夠滿足規(guī)范的技術要求，但是其殘留穩(wěn)定度為85.6%，僅僅有0.6%余量，方案6殘留穩(wěn)定度為90%，大于規(guī)范10%。因此，方案5運用在路面時容易出現(xiàn)水損害現(xiàn)象，方案6擁有較好的水穩(wěn)定性。由表11以及圖5可知，方案3與方案5凍融劈裂殘留強度無法滿足技術要求，方案3、方案5的TSR分別與技術要求相差6.7%，2.9%。相反，方案6大于技術要求6.5%，能夠滿足規(guī)范要求。

由以上試驗結果可知，從粘附性角度分析，方案3粘附性滿足要求，但是此時僅僅從整體而言，集料仍然有部分露骨現(xiàn)象。在進行大量瀝青混合料拌和時，由于石料顆粒數(shù)量增多，顆粒之間存在摩擦，致使顆粒表面無法附著充足礦粉與水泥，集料的粘附性受到影響，瀝青混合料的水穩(wěn)定性無法滿足要求。方案5添加液體抗剝落劑，集料粘附性在大量拌和時得到保證，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度滿足要求，而凍融劈裂試驗由于試驗條件苛刻，瀝青混合料的性能已無法滿足要求。針對方案6通過添加液體抗剝落劑，同時增大水泥用量為3%，保證了拌和時瀝青集料的粘附性要求。因此，該方案水穩(wěn)定性滿足要求。由以上試驗結果得到，方案5浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度滿足要求，但是凍融劈裂已經(jīng)無法達到規(guī)范指標。因此，可以針對氣溫較高的地區(qū)運用。方案3改善效果無法達到技術要求。方案6試驗結果較為理想，可以適用于四季分明的地區(qū)。

4 結論

本文通過對海南省南辰石場花崗巖性能以及其與瀝青粘附性改善措施的系統(tǒng)研究，通過采用浸水馬歇爾試驗以及凍融劈裂試驗對混合料性能進行研究，得到以下主要結論：

1) 南辰石場的花崗巖石料具有高強、耐磨性能，在利用水浸法對集料的粘附性進行研究時，浸水時間的延長對基質瀝青影響較為顯著，對SBS改性瀝青同樣存在影響，但其影響程度略次之。

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