花岗片麻岩用于胶粉沥青路面上面层的试验分析

张国斌,申铁军

（1.山西辰润交通科技有限公司,山西 晋中 030600; 2.山西路桥建设集团有限公司,山西 太原 030031）

0 引言

该项目所用石料的石质为花岗片麻岩，属变质岩，是由花岗岩经过变质作用形成的一种典型的弱酸性石料，由于与沥青的结合能力较差，所以除了考虑花岗片麻岩与沥青黏附性不足的问题还要考虑沥青混合料的抗车辙性能[1-3]。该类岩石量总数量约150 000 m3以上，所以如要加以利用就需改善花岗片麻岩和沥青的黏附性，在制备花岗片麻岩沥青混合料时需要在保证混合料有较好的抗高温变形能力的同时确保沥青和花岗片麻岩的黏附性要满足要求[4-6]。

1 花岗片麻岩作为粗骨料的试验分析

该项目分别进行了骨料原材料试验、沥青混合料配合比设计、沥青混合料性能试验。具体试验情况如下：

1.1 骨料试验

1.1.1 岩石化学成分试验

根据现场岩石情况，分别取有代表性母岩进行了两次岩石化学成分试验，五个样品，经检测，该隧道洞渣为花岗岩和花岗片麻岩，SiO2含量均大于65%（SiO2含量大于65%为酸性岩石）[7-9]，试验结果见表1。

表1 花岗片麻岩母岩化学成分试验结果表

1.1.2 骨料质量指标试验

取样4.75~9.5 mm和9.5~16 mm两种骨料进行试验（两个加工点），经检测该粗骨料试验结果均满足沥青混合料中粗骨料的质量技术要求[10]，试验结果见表2。

表2 花岗片麻岩粗骨料检测结果表

1.2 粗骨料与沥青黏附性试验

粗骨料分别和普通沥青、改性沥青、掺抗剥落剂沥青进行黏附性试验，第一次试验结果为：和普通沥青、改性沥青黏附性等级为3级，和掺抗剥落剂改性沥青黏附性等级为4级[11-13]，第二次试验结果为：和普通沥青黏附性等级为3级，和橡胶改性沥青黏附性等级为4级。技术要求湿润区和半干区粗骨料与沥青的黏附性不小于4级[14-16]。针对该骨料与沥青黏附性差，又进行了沥青老化后和骨料黏附性试验，沥青与骨料黏附性试验情况如下：沥青为90#道路石油沥青，骨料为9.5~16 mm花岗岩和花岗片麻岩[17-19]，采用6种方案进行90#沥青黏附性试验，沥青与骨料黏附性试验结果见表3。

表3 沥青与骨料的黏附性等级试验结果

2 沥青混合料配合比和混合料性能试验

试验结合胶粉沥青路面上面层设计，进行ARAC-16相关设计和性能试验，其中粗骨料采用现有花岗片麻岩4.75~9.5 mm、9.5~16 mm；细骨料采用0~2.36 mm、2.36~4.75 mm石灰岩机制砂（为提高沥青混合料抗水损害性能，规范要求一般不采用酸性石料生产的细骨料）；矿粉采用水泥，确定最佳的油石比是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。详细试验结果见表4~7，室内试验与现场试验情况见图1~4，石灰岩、玄武岩的粗骨料级配筛分见表8~9，可看出作为上面层级配要求，花岗片麻岩、石灰岩、玄武岩三者的筛分情况没有本质的区别。

图1 旋转薄膜试验

图2 现场渗水试验

图3 试件体积指标试验

图4 试件力学指标试验

表4 花岗片麻岩粗骨料级配筛分表（冷料仓）

表5 花岗片麻岩粗骨料级配筛分表（热料仓）

表6 矿粉检测指标

表7 6.2%油石比ARAC-16混合料试验的结果汇总表

表8 石灰岩粗骨料级配筛分表

表9 玄武岩粗骨料级配筛分表

3 结语

综上所述，室内相关试验已经基本完成。从现有完成的试验数据分析，使用该碎石作为沥青路面粗骨料，沥青混合料满足规范要求，但由于作为酸性骨料黏附性等级达不到4级以上，所以下一步要模拟沥青混合料短期和长期老化过程，低温抗裂、水损坏性能试验，后续还需要进行汉堡车辙试验，以评价路用性能。沥青混合料进行模拟短期老化（135 ℃烘箱恒温4 h）和长期老化（85 ℃烘箱恒温5 d），考虑到沥青为橡胶改性沥青，短期老化温度设置为135 ℃和180 ℃，混合料经老化后进行弯曲试验和浸水后残留的稳定度试验，试验结果与未经老化混合料相关试验比较。得出结论如下：

（1）普通沥青老化后和骨料黏附性为3级，骨料经水泥改性后黏附性达到4级，可在施工中使用水泥替代部分矿粉作为填料去改善骨料与沥青的黏附性。

（2）沥青混合料老化后低温弯曲应变减小到新拌混合料的74%，大于规范要求（规范要求≥3 000）。