閃長巖集料應用于高速公路瀝青路面表面層的耐久性探討

摘要：文章基于對2018—2022年梧州至柳州高速公路應用閃長巖集料的路段各項耐久性指標的跟蹤檢測，分析總結各項指標通車五年來的變化情況，并與使用輝綠巖、玄武巖集料的相鄰路段進行對比驗證，探討閃長巖集料應用于瀝青路面表面層的耐久性。

關鍵詞：高速公路；瀝青路面表面層；閃長巖；公路技術狀況評定；路面耐久性

中圖分類號：U416.217 A 07 019 3

0 引言

在“交通強國”背景下，高速公路建設快速發展，所需材料量巨大，根據可持續發展、經濟運距理念，尋找輝綠巖、玄武巖石料的替代品已經顯得十分必要。而強度高、磨光值高、粘附性強的閃長巖，性能優良，雖然已逐漸得到了高速公路從業人員的關注，但仍較少應用于路面工程中［1］，主要原因在于對應用閃長巖集料的瀝青路面表面層耐久性跟蹤檢測較少，缺乏數據支撐，路用性能不明晰。本文以通車5年的梧州至柳州高速公路為工程實例，從該路段使用的閃長巖、輝綠巖、玄武巖集料的路用性能指標著手，結合歷年數據分析對比，驗證閃長巖集料瀝青表面層的耐久性［2］，為后續工程建設提供參考和借鑒。

1 閃長巖特性

閃長巖具有與花崗巖同樣的致密狀構造特性，其壓縮強度為130～ 200 MPa（干）或100～ 160 MPa（濕），抗彎強度為10～ 25 MPa，體積密度為2.85～ 3.00 g/cm3，吸水率為0.4%，是中性深成巖的代表巖石，化學成分介于酸性，為中粒至粗粒全晶質灰黑色、灰綠色或綠色中性深成侵入巖。主要由斜長石（中-更長石）和一種或幾種暗色礦物組成，副礦物主要有磷灰石、磁鐵礦、鈦鐵礦和榍石等。因此，閃長巖類集料具有較高的強度、硬度，較穩定的化學性質，較好的耐磨性能和抗磨光性能。

2 實例探討應用閃長巖集料瀝青表面層的耐久性

2.1 工程概況

梧州至柳州高速公路是國家高速公路網G65包頭至茂名路線聯絡線，是廣西境內的高速公路，也是廣西中東部地區通往珠三角發達經濟圈的便捷通道。該高速公路主線長 212.553 km，采用雙向四車道高速公路標準建設，為瀝青混凝土路面。其中主線K0+000～K85+429.024段路面表層瀝青混合料粗集料為閃長巖；K85+429.024～K212+553.475段路面表層瀝青混合料粗集料為輝綠巖，花鳳隧道（K103+790.45～K104+914.475）內路面表層瀝青混合料粗集料為玄武巖。梧州至柳州高速公路自2017年12月底開通以來，已服役5年，年日均車流量為 6 368輛，貨車比例為21.55%，車流量逐年增大，廣西“東融大通道”作用逐步顯現。本文以該路段為研究對象，將使用閃長巖、輝綠巖、玄武巖集料的路面表面層的高溫穩定性、水穩定性、抗滑性能、平整度、疲勞開裂數據來對比分析［3］，驗證閃長巖集料瀝青表面層的耐久性。

2.2 路面耐久性指標

根據《公路技術狀況評定標準》［5］，對路面進行檢測、統計分析、全面評價，最終得出不同的耐久性指標變化情況，并將閃長巖、輝綠巖、玄武巖三種不同石料的路面指標進行對比。除滲水系數外，其他指標均選取梧州至柳州高速公路上行線K36+000～K135+000路段為研究對象，以 10 km的平均值作為單元指標。

2.2.1 高溫穩定性

高溫穩定性是瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力，是瀝青混凝土的基本性能［4］。運營期間，瀝青面層的高溫穩定性采用車轍深度指數RDI來判定，進而評價面層的耐久性。路面車轍深度指數RDI的統計情況如下頁表1所示。

分析表1數據可知，閃長巖路段通車后5年抗車轍能力與輝綠巖路段、玄武巖路段相差不大。閃長巖路段通車后由第一年車轍深度指數平均值95.98衰減至通車后第五年的94.41，衰減率為1.64%；輝綠巖路段通車后由第一年車轍深度指數平均值96.02衰減至通車后第五年的94.59，衰減率為1.49%；玄武巖路段通車后由第一年車轍深度指數平均值95.80衰減至通車后第五年的94.26，衰減率為1.61%。綜上所述，梧州至柳州高速公路上行線的閃長巖與輝綠巖、玄武巖路段的車轍深度指數的初始值和衰減規律差別極小，衰減率相差≤0.15%。在相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的瀝青表面層與應用輝綠巖或玄武巖的瀝青表面層具有相同的高溫穩定性。

2.2.2 水穩定性

水穩定性主要依靠瀝青與集料之間的粘附強度，不被水破壞瀝青與集料之間的粘附性而導致剝落，是影響瀝青路面耐久性的主要因素之一。運營期間，通過采用滲水試驗儀做路面滲水試驗，以路面滲水系數評定混合料抗剝落能力，進而評價面層的耐久性。

選取閃長巖與輝綠巖相鄰的路段上行線K76+000～K95+000段、K103+000～K104+000段為研究對象，統計路面滲水系數變化情況如表2所示。

通過分析表2數據可知，閃長巖路段通車后由第一年滲水系數平均值 12.6 mL/min衰減至通車后第五年的 50.2 mL/min，衰減率為314.88%；輝綠巖路段通車后由第一年滲水系數平均值 9.8 mL/min衰減至通車后第五年的 38.8 mL/min，衰減率為295.92%；玄武巖路段通車后由第一年滲水系數平均值 10.7 mL/min衰減至通車后第五年的 42.5 mL/min，衰減率為297.20%。經數據分析表明，梧州至柳州高速公路上行線的閃長巖路段與輝綠巖、玄武巖路段的滲水系數的初始值和衰減規律差別不大，衰減率相差≤18.96%，在規范要求范圍內。在相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的瀝青表面層與應用輝綠巖或玄武巖的瀝青表面層具有相同的水穩定性。

2.2.3 抗滑性能

路表面應平整、密實、粗糙、耐磨，具有較大的摩擦系數和較強的抗滑能力。運營期間，瀝青面層的抗滑性能采用抗滑性能指數SRI來判定，進而評價面層的耐久性。抗滑性能指數SRI的變化統計情況如表3所示。

通過對表3數據分析可知，閃長巖路段通車后由第一年抗滑性能指數平均值96.90衰減至通車后第五年的94.16，衰減率為2.80%；輝綠巖路段通車后由第一年抗滑性能指數平均值96.91衰減至通車后第五年的93.59，衰減率為3.40%；玄武巖路段通車后由第一年抗滑性能指數平均值97.40衰減至通車后第五年的94.52，衰減率為3.0%。分析表明，梧州至柳州高速公路上行線的閃長巖路段與輝綠巖、玄武巖路段的抗滑性能指數的初始值和衰減規律幾乎無差別，衰減率相差≤0.52%。在相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的瀝青表面層與應用輝綠巖或玄武巖的瀝青表面層具有相同的抗滑性能。

2.2.4 平整度

平整度是評價路面質量的主要技術指標之一，與行車安全性、舒適性、路面所受沖擊力大小和使用壽命密切相關。運營期間，瀝青面層的平整度采用路面行駛質量指數RQI來判定，進而評價面層的耐久性。路面行駛質量指數RQI的變化統計情況如表4所示。

分析表4數據可知，閃長巖路段通車后由第一年行駛質量指數平均值96.11衰減至通車后第五年的95.72，衰減率為0.41%；輝綠巖路段通車后由第一年行駛質量指數平均值95.78衰減至通車后第五年的95.41，衰減率為0.39%；玄武巖路段通車后由第一年行駛質量指數平均值95.00衰減至通車后第五年的94.53，衰減率為0.49%。綜上表明，梧州至柳州高速公路上行線的閃長巖路段與輝綠巖、玄武巖路段的行駛質量指數的初始值和衰減規律基本相同，衰減率相差≤0.1%，在相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的瀝青表面層與應用輝綠巖或玄武巖的瀝青表面層具有同樣的平整度。

2.2.5 疲勞開裂

路面抗疲勞破壞是路面使用耐久性的重要問題之一，通常以路表面裂縫的產生及裂縫的擴展作為路面耐久性研究的關鍵。運營期間，瀝青面層的疲勞開裂采用路面損壞狀況指數PCI來判定，進而評價面層的耐久性。路面損壞狀況指數PCI的變化統計情況如表5所示。

通過對表5數據分析可知，閃長巖路段通車后由第一年路面損壞狀況指數平均值98.73衰減至通車后第五年的98.37，衰減率為0.36%；輝綠巖路段通車后由第一年路面損壞狀況指數平均值98.73衰減至通車后第五年的98.40，衰減率為0.33%；玄武巖路段通車后由第一年路面損壞狀況指數平均值100.00衰減至通車后第五年的99.66，衰減率為0.34%。分析表明，梧州至柳州高速公路上行線的閃長巖路段與輝綠巖、玄武巖路段的路面損壞狀況指數的初始值和衰減規律幾乎無差別，衰減率相差≤0.03%。在相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的瀝青表面層與應用輝綠巖或玄武巖的瀝青表面層具有相同的抗疲勞開裂性能。

2.2.6 工程實例小結

通過對梧州至柳州高速公路2018—2022年期間五項耐久性評價指標的分析可知，該高速公路通車以來各項耐久性指標的5年平均衰減率十分接近；應用閃長巖集料的路面高溫穩定性、抗滑性能、平整度、疲勞開裂的5年平均衰減率與應用輝綠巖、玄武巖路段相差≤0.52%；水穩定性指標由于指標本身的變化范圍大，規范要求的合格標準寬，該指標的5年平均衰減率閃長巖路段與輝綠巖、玄武巖路段相差為18.96%，但水穩定性指標仍處于規范要求的合格范圍的較高水平，故也可認為應用三種不同集料的路面水穩定性相差較小。綜上所述，梧州至柳州高速公路2018—2022年期間五項耐久性評價指標5年平均衰減率差別小，在車流量、車輛荷載、氣候、大氣環境等相同條件下，可驗證應用閃長巖集料的路面與應用輝綠巖、玄武巖的路面具有近乎相同的耐久性。

3 結語

閃長巖具有強度高、磨光值高、粘附性強、性能優良等優點，是高速公路從業者的關注熱點，但仍較少應用于路面工程中，目前對應用閃長巖集料的路面表面層耐久性研究探討不多。本文著重從通車運營的梧州至柳州高速公路各項耐久性指標的變化情況進行分析，并與應用輝綠巖、玄武巖集料的路段進行對比，驗證了應用閃長巖集料的高速公路路面表面層與應用輝綠巖、玄武巖集料的表面層在一定程度上有著無差別的耐久性。從高溫穩定性、水穩定性、抗滑性能、平整度、抗疲勞開裂這五項指標檢測結果得知，總體上相差甚微，在抗滑性能上，閃長巖比輝綠巖、玄武巖略勝一籌。

從技術指標而言，閃長巖不低于輝綠巖、玄武巖，在經濟指標更優的條件下可因地制宜選取閃長巖應用于瀝青路面表面層，推廣閃長巖集料的應用發展，發掘輝綠巖、玄武巖之外的可應用于高速公路表面層的新材料，打破輝綠巖、玄武巖“壟斷”高速公路表面層的局面，符合國家綠色低碳、節能降耗的可持續發展理念。

參考文獻

［1］譚 強，賴慶招.閃長巖集料在高速公路瀝青路面表面層的應用研究［J］施工技術，2019（23）：72-75.

［2］丁占鋒.石灰巖用于瀝青路面上面層混合料耐久性研究［D］.長沙：長沙理工大學，2013.

［3］辛媛媛.瀝青路面耐久性評價［D］.天津：河北工業大學，2014.

［4］黃曉明.路基路面工程［D］.南京：東南大學，2014.

［5］JTG 5210-2018，公路技術狀況評定標準［S］.

收稿日期：2022-12-12