輝長閃長巖集料在高速公路瀝青面層中的試驗研究

任志超，錢子成，王 巖

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

隨著廣西壯族自治區境內瀝青路面的快速發展和自然資源的大量消耗，玉湛高速（廣西段）周邊玄武巖、輝綠巖及石灰巖這類優質基性及超基性集料的產能、儲量及運距均不能滿足玉湛高速（廣西段）正常施工建設。目前陸川縣地區發現輝長閃長巖，其產能、儲量及運距均滿足玉湛高速（廣西段）的使用。對此，文章對該地區輝長閃長巖的物理學、化學指標及瀝青混合料路面使用性能進行試驗檢測，通過全面地評價輝長閃長巖瀝青混合料的使用性能，探討輝長閃長巖在瀝青混凝土中應用的可行性。

1 工程概況

玉林至湛江高速公路（廣西段）起于玉林陸川縣，止于博白縣，與玉林至湛江高速公路（廣東段）連接。路線全長74.750km，采用26.5m整體式路基橫斷面型式，雙向四車道，設計速度120km/h。項目地處北回歸線以南，路線所經區域屬南亞熱帶季風氣候，氣溫較高，陽光充足，熱量豐富，雨量充沛，但分布不均。夏季多暴雨，易洪澇，春秋有干旱，冬季有霜凍。年平均氣溫在21.7～21.9℃，年平均降雨在1583～1943mm，雨季集中在4—9月份，約占全年降雨量的80%。

2 輝長閃長巖的結構構造

巖石由長石（含量68%）、輝石（含量11%）、簾石（含量7%）、玻璃質（含量6%）、黑云母（含量2%）及不透明礦物（含量6%）組成。巖石具斑狀結構、安山結構，塊狀構造；斑晶（含量16%）為輝石、長石；基質（含量84%）為斜長石、輝石、玻璃質及簾石，具安山結構。

斜長石：主要為拉長石和鈣長石，為不等粒半自形板狀結構，基質和斑晶中均有分布。

輝石：為斑晶，不規則狀，粒徑0.08～0.2mm，多散布于基質中，周圍有大量粒徑較小的斜長石基質圍繞其分布。

簾石：為基質，粒狀，粒徑0.005～0.05mm，構成團狀塊集合體與斜長石交織分布。

玻璃質：為基質，與斜長石、簾石等交織分布。

黑云母：片狀，極少見，部分顆粒發生碎裂。

不透明礦物：粒狀，不規則狀，粒徑0.03～0.1mm，零散分布。礦物成分如表1所示。

表1 礦物成分

3 試驗結果與分析

輝長閃長巖細集料試驗檢驗結果如表2、表3所示。

表2 輝長閃長巖細集料試驗檢驗結果

表3 輝長閃長巖粗集料試驗檢驗結果

（1）細集料表觀密度、堅固性、砂當量、亞甲藍值、棱角性5項指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中相應的技術要求。

（2）粗集料壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對密度、吸水率、堅固性、針片狀顆粒含量、含泥量、軟石含量、粗集料與瀝青的粘附性、磨光值10項指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中的高速公路、一級公路相應氣候分區使用粗集料的技術要求，堿值為-0.44。

（3）通常輝綠巖抗壓強度為180～300MPa，安山巖抗壓強度為100～250MPa，花崗巖抗壓強度為100～250MPa，本次輝長閃長巖試驗結果為168MPa，巖石抗壓強度達到了《公路工程石料試驗規程》（JTG E41—2005）中Ⅰ類巖漿類石料強度等級。

4 混合料配合比設計

玉林至湛江高速公路（廣西段）上面層采用厚細粒式SBS改性瀝青混凝土AC-13C，瀝青為SBS(I-D)改性瀝青。AC-13C瀝青混合料礦料級配組成如表4所示，其合成級配如圖1所示。

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ E20—2011）進行了馬歇爾最佳瀝青用量試驗，試驗結果如表5、6所示。

根據AC-13C馬歇爾配合比設計要求和《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004）中熱拌瀝青混合料配合比設計方法，確定AC-13C瀝青混合料瀝青用量范圍為油石比4.92%～5.35%，最佳瀝青用量為油石比5.10%。結論：瀝青混合料馬歇爾試件穩定度、流值、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度5項指標均符合規范及設計要求。

表4 AC-13C瀝青混合料礦料級配組成 單位：%

圖1 AC-13C瀝青混合料礦料合成級配

表5 AC-13C目標配合比試驗結果

表6 AC-13C馬歇爾體積指標

①確定油石比初始值1（OAC1）。

由于毛體積相對密度未出現峰值，因此以目標空隙率4.7%所對應的油石比作為OAC1，OAC1=5.00%。

②確定油石比初始值2（OAC2）。

由圖2得各指標SBS改性瀝青混合料AC-13C各項指標符合技術要求的油石比范圍：

圖2 馬歇爾試驗指標與油石比關系圖

OAC1=5.10%，OACmin=4.91%，OACmax=5.35%，OAC2=(4.91%+5.35%)/2=5.20%。

③綜合確定最佳油石比（OAC）。

OAC=(5.00%+5.20%)/2=5.10%，ρ0=2.411g/cm3。

5 瀝青混合料性能檢驗

根據成型試件最佳油石比為5.1%，對應的瀝青混合料密度為ρ0=2.411g/cm3、瀝青混合料理論密度為ρ理論=2.411g/cm3，空隙率VV=4.5%，凍融劈裂殘留強度比為88.6%（設計值≥80），動穩定度5057次/mm（設計值≥4000）。根據相關數據分析，輝長閃長巖瀝青混合料各項指標均能滿足規范及設計的技術要求，適用于高速公路瀝青路面面層的使用要求。浸水馬歇爾殘留穩定度符合規范及設計要求，如表7所示。

表7 AC-13C浸水馬歇爾試驗

6 結論

（1）輝長閃長巖作為一種中性巖石，其主要技術指標均能滿足規范規定的技術要求，適用于高速公路瀝青路面面層使用要求。

（2）石料廠采用顎破+反擊破+整形機（反擊破）的碎石加工工藝。在振動喂料器之前設置隔片篩，并加裝旋風式除塵器，進一步降低0.075mm以下顆粒含量。此工藝成熟穩定，可滿足高速公路瀝青路面用碎石的要求。

（3）瀝青混合料試驗表明采用輝長閃長巖作為集料設計的瀝青面層能滿足路面耐久、滲水、抗車轍和抗開裂的要求。