海南万洋高速花岗岩集料应用研究

王 模

(海南省交通工程建设局，海南 海口 570203)

0 引言

万洋高速是海南省“田字型”高速公路规划网中重要的组成部分，路线全长164 km，横穿海南全境，是交通部品质工程项目、绿色工程示范项目，其对完善海南交通体系，扩大海南西部地区经济快速发展有着重大的社会意义。高速沿线花岗岩资源丰富，石灰岩、玄武岩资源匮乏，为推动地方材料的应用，建设环境节约型路面，拟在项目全线推广应用花岗岩集料。

本文以花岗岩沥青混合料为基础，采用在沥青中掺加液体抗剥落剂和在沥青混合料中添加水泥等方案进行对比试验，分析液体抗剥落剂和水泥对花岗岩沥青混合料路用性能的贡献能力和效果，为花岗岩集料在万洋高速的应用提供参考。

1 试验方案

本次研究矿料级配选用项目上常用的AC-25C型，粗细集料均采用花岗岩石料，石灰岩矿粉，沥青则采用项目上使用的50号A级道路石油沥青。按照采用花岗岩集料、在沥青中掺加4‰液体抗剥落剂以及在沥青混合料中添加2%的水泥三种方案进行配合比设计，并对其水稳定性能和高温稳定性能进行对比分析，为今后花岗岩集料在项目中的应用提出合理化建议。

2 原材料试验

2.1 沥青

试验采用泰普克50号A级道路石油沥青，其主要技术指标见表1。

表1 50号A级道路石油沥青试验结果

2.2 矿料

花岗岩集料选自琼中茅迪碎石场，经过颚式破碎机和2台圆锥破碎机加工，颗粒形状较好，集料规格为19 mm～31.5 mm,9.5 mm～19 mm,4.75 mm～9.5 mm,0 mm～2.36 mm，矿粉采用海南和鑫建材贸易有限公司生产的石灰岩矿粉，主要技术指标见表2。

表2 集料试验结果

2.3 抗剥落剂

液体抗剥落剂选用PA-1型，水泥采用澄迈华盛天涯水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。

3 配合比设计

海南气候炎热多雨，且沥青中下面层均采用50号沥青，配合比设计应重点考虑沥青混合料的高温性能和密实性能，本次设计的矿料级配组成见表3。

表3 矿料级配组成设计表

根据确定的试验方案分别进行马歇尔试验，并根据试验结果确定最佳油石比，试验结果见表4。

表4 马歇尔试验结果

由马歇尔试验结果可知：相同油石比条件下，花岗岩沥青混合料空隙率较大；添加液体抗剥落剂或者水泥之后，由于提高了沥青胶浆与集料的界面活性[2]，沥青混合料更容易密实，沥青混合料空隙率降低。与液体抗剥落剂相比，水泥由于细度较大，比表面积较大，能够吸收更多的油分，其沥青胶浆稠度更大，使得添加水泥的沥青混合料空隙率增大，稳定度增高，流值降低。

4 性能验证

4.1 水稳定性能验证

在最佳油石比条件下对设计的沥青混合料进行残留稳定度试验和冻融劈裂试验，对其水稳定性能进行对比分析(见表5)。

表5 花岗岩沥青混合料水稳定性试验结果

由上述结果可知：采用花岗岩集料，沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度比和冻融劈裂强度比均难以满足文献[2]要求，添加液体抗剥落剂或水泥后，沥青混合料力学性能和水稳定性能均得到了提升，尤其是沥青混合料冻融劈裂强度接近1.0 MPa。添加液体抗剥落剂后，浸水马歇尔残留稳定度比提高了29.0%，冻融劈裂强度比提高了61.7；添加2%水泥后，浸水马歇尔残留稳定度比提高了24.1%，冻融劈裂强度比提高了58.9%，结果表明：添加4‰的液体抗剥落剂和添加2%的水泥对沥青混合料水稳定性能替身效果相当。

4.2 高温性能验证

按照文献[2]的规定成型车辙板试件，试件尺寸300 mm×300 mm×50 mm，室温下冷却12 h以上，置于已达到试验温度60 ℃±1 ℃的恒温室中保温6 h后进行沥青混合料车辙试验(见表6)。

表6 60 ℃车辙试验结果

表征沥青混合料高温性能的指标可以采用60 ℃动稳定度结果，也可以采用总的位移变形量。由表6，图1，图2可知：添加液体抗剥落剂或水泥，花岗岩沥青混合料的动稳定度性能均得到了提升。添加液体抗剥落剂后花岗岩沥青混合料的60 ℃动稳定度增加幅度为28.6%，添加水泥后花岗岩沥青混合料的60 ℃动稳定度增加幅度为69.9%；添加液体抗剥落剂或者水泥，表征沥青混合料高温性能的位移变形量降低，添加液体抗剥落剂后花岗岩沥青混合料60 min位移降低了20.3%，添加水泥后花岗岩沥青混合料60 min位移降低了49.3%。

5 结语

通过本文研究可知：

1)采用花岗岩集料，沥青混合料水稳定性能难以满足规范要求，但沥青混合料高温性能指标可以达到规范要求；

2)添加4‰液体抗剥落剂后，沥青混合料水稳定性能和高温性能均得到了提升，浸水马歇尔残留稳定度比提高29.0%，冻融劈裂强度比提高61.7，60 ℃动稳定度提高28.6%；

3)添加2%的水泥也可以较好的提升沥青混合料的高温性能和水稳定性能，其中浸水马歇尔残留稳定度比提高了24.1%，冻融劈裂强度比提高了58.9%，60 ℃动稳定度提高了69.9%；

4)添加4‰的液体抗剥落剂和添加2%的水泥对沥青混合料水稳定性能增幅相当，添加2%的水泥可以有效的提高沥青混合料高温性能，结合海南气候条件，建议优先选用水泥作为抗剥落剂。