酸性石料在沥青路面中应用的可行性分析

卢 博

陕西省交通规划设计研究院，西安 710068

前言

对于辉绿岩和玄武岩等岩性为中性的石料而言，由于其与沥青之间的粘附性较好可为沥青混合料提供良好的水稳定性，而且其石质坚硬、耐磨性好，可作为沥青路面中优先推荐使用的上面层集料。而对于岩性偏酸、SiO2含量较高的其他种类岩石，则应对其进行详细的技术经济比较和可行性评估之后方可选用。

1 酸性石料基本性能测试

某高速公路改扩建工程由于地方材料限制，优质路用集料短缺，当地料场主要生产偏酸性的路用集料。经过对原石的岩性鉴定之后发现，该料场生产的集料主要为黑云母变粒岩，岩矿鉴定结果很不理想，其碎石表面晶体含量较高，矿物成分中石英（SiO2）的含量达到了73%，属于典型的酸性石料。由于酸性石料与沥青之间的粘附性不良，在不采取抗剥落措施的时候很容易导致混合料的水稳定性不满足要求，导致路面发生水损坏，过早地出现剥落和坑槽。

对该料场生产的10mm～15mm和5mm～10mm碎石进行了全面的性能验证试验，全部试验结果汇总于下表之中。

从级配筛分和石料性能指标的检测结果来看，该粗集料10mm～15mm颗粒级配偏细、针片状含量偏高、粘附性不足，水洗法<0.075mm颗粒含量超出要求，但其他表征石料力学和强度性能的指标，如：压碎值、洛杉矶磨耗值、磨光值等均能够满足现行规范的要求。

从该碎石与SBS改性沥青和AH-70号重交沥青的粘附性试验结果来看，SBS改性沥青能达到4级以上、70号基质沥青仅为2～3级，与沥青之间的粘附性不良。如果在辉绿岩、玄武岩等优质路用集料供应充足的情况下，建议不要使用这种石料；但当材料供应紧张、迫不得已时，必须要采取一定的抗剥落措施并经过路用性能验证特别是水稳定性验证通过之后方可使用。

3 酸性石料在沥青混凝土路面中应用的可行性分析

3.1 常用的抗剥落措施调研

经调研，在使用酸性石料时目前国内外所采用的抗剥落措施通常为对沥青进行改性和对石料进行改性两种。主要措施包括：

①第一种：在沥青中掺入液体类抗剥落剂，掺量一般为沥青质量的0.4%～0.5%。但一般液体抗剥落剂都为胺类外加剂，在高温的时候容易分解，使用效果并不理想。

②第二种：在沥青混合料中采用水泥或消石灰替代一部分矿粉，一般为混合料质量的2%～3%，此种方案使用效果较好、有很多工程都采用这种抗剥落措施。但该措施在材料上需要增加水泥或消石灰的用量，在设备上对于只有2个粉料仓的拌和站需要增加一个粉料仓，从而增加一部分造价。

③第三种：采用饱和石灰水浸泡或喷洒集料。浸泡或喷洒之后需要烘干使用，该措施的操作较为粗糙、施工过程较难控制。

综上，考虑到施工的可行性和使用的效果，对于本工程经综合比较分析后推荐采用第二种措施。

3.2 技术可行性分析

如前所述，在沥青混合料中采用水泥或消石灰替代一部分矿粉用以改善沥青混合料的水稳定性在国内许多工程中都有应用。从技术角度来讲，目前可根据以往的工程经验和使用效果对其可行性做出一些结论，可以确定：

①采用第二种抗剥落措施对于改善酸性石料的水稳定性应该是可行的，但需要进行系统性的试验验证方可最终确定使用的具体方案。

②对于最佳油石比的影响

当掺入2%～3%的水泥或消石灰时，沥青混合料的最佳油石比会略有增加，一般为0.1%～0.3%，这主要是由于消石灰的比表面积比矿粉的比表面积大，与同等质量的矿粉相比，能够吸附更多的沥青。

表1 级配筛分结果

表2 石料性能指标检测结果

③对于沥青混合料路用性能所造成的影响

对于沥青混合料的水稳定性改善效果十分显著；在适当的掺量下，当油石比提高较少时，对高温性能影响不大。

可见，从技术角度来看，采取第二种抗剥落措施是可行的。

4 结语

从上述分析可以看出，某高速公路改扩建工程料场所生产的酸性粗集料除了与沥青的粘附性较差之外，其基本物理力学性能指标均十分优异。通过对国内外常用的抗剥落措施调研分析后发现，采用在沥青混合料中添加水泥或消石灰替代一部分矿粉的方法从技术上是可行的，有利于改善沥青混合料的水稳定性。

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