闪长岩在改性沥青SMA-13面层中的应用

2015-01-10薛华伟

城市道桥与防洪 2015年2期

薛华伟

（汕头市达濠市政建设有限公司深圳分公司，广东深圳 518040）

0 引言

近年深圳地区境内在建市政道路的规模很大，路面用材料用量激增，改性沥青SMA-13面层常用的辉绿岩和玄武岩集料在深圳及周边地区已经无料源，无法满足路面工程的需要。通过对周边市场的调查，发现广西的闪长岩储量较大，可开采的地方很多，通过水路可以运输到深圳地区使用。在以上情况下，松福路项目部建议利用闪长岩应用于改性沥青SMA-13面层中，虽然闪长岩在其他地区工程中偶有利用，但在深圳还是首次，在深圳的气候和地质条件下，闪长岩的应用是一个新课题。

1 方案论证

该课题提出后，业主、设计、监理非常重视和谨慎，针对该意见，专门召开了松福大道沥青SMA面层集料选用专家研讨会，会议邀请了道路方面经验和理论知识丰富的五位专家组成了专家组，认为广西产辉长类闪长岩可以作为改性沥青SMA-13面层集料，为了确保质量，对于实施方法和步骤达成以下结论：

（1）各项试验必须委托有资质权威的试验机构进行全面的试验；

（2）试验内容包括：集料试验、沥青混和料配合比试验；

（3）规模施工前，重视试验段的施工，通过试验段，检验各项技术参数，并对配合比进行微调。试验段完成后，应通过专家进行评审，评审合格后方可大面积施工；

（4）把控集料的生产工艺，加强集料岩质和外形的质量。

2 原材料的准备

2.1 粗集料的选择

改性沥青SMA-13型所用集料为广西产闪长岩10～15 mm、5～10 mm碎石。闪长岩为中性深成岩的代表岩石，也是花岗石材中主要岩石类型之一。其化学成分介于酸性、基性岩之间，SiO2含量 52%～63%，FeO、Fe2O3、MgO各约 3%～5%，Al2O约16%～17%，Na2O为3%，K2O为2%。矿物成分主要由中性斜长石和一种或数种暗色矿物组成。最常见的暗色矿物是角闪石，有时为辉石、黑云母。岩石中可含少量石英和钾长石，石英小于20%，钾长石小于10%。典型的闪长岩中浅色矿物含量65%～75%，暗色矿物20%～30%。结构多半为半自形粒状，斜长石晶形一般较好，呈板柱状，矿物颗粒均匀，多为块状构造。

由公路工程集料试验规程（JTG E42-2005）中T0304-2005、T0316-2005和T0317-2005等试验方法进行试验，其基本性能见表1。

表1 粗集料基本性能对比

2.2 细集料的选择

细集料采用广西产闪长岩石屑0～5 mm。试验结果见表2。

表2 细集料的技术性能

2.3 胶结料的选择

试验采用东莞泰和SBS I-D改性沥青，由公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ E52-2011）中试验方法分别进行试验，依据JTG F40-2004进行检评，其基本性能分别见表3。

表3 SBS I-D改性沥青性能

2.4 填料的选择

填料采用博罗公庄镇球磨石灰石矿粉。利用JTG E42-2005和JTG F40-2004进行试验和检评，各项指标见表4。

表4 填料的技术指标

2.5 外加剂的选择

稳定剂采用盐城产絮状木质素纤维，掺量为混料料的0.3%。

3 目标配合比设计

（1）沥青面层用SMA-13沥青混凝土矿料级配组成要求，见表5。

（2）目标配合比

矿料筛分结果见表6。经过试配，SMA-13型沥青试验室目标配合比采用10～15 mm碎石∶5～10 mm碎石∶0～5 mm碎石∶矿粉 =48∶29∶14.5∶8.5。其合成配合比见表6，目标配合比级配曲线见图1。

（3）设计级配粗集料间隙率VCADRC

按设计目标配合比级配，用捣实法测定4.75mm以上粗集料的松方毛体积相对密度γs=1.66，4.75 mm以上粗集料平均毛体积相对密度γcA=2.749,则粗集料的间隙率VCADRC=[1-γs/γcA]=39.6%。

（4）设计最佳沥青用量确定

表5 SMA-13沥青混凝土矿料级配范围要求

表6 矿料筛分结果汇总表

图1 4.75mm通过率为24.9%SMA-13矿料级配曲线

根据所选择的设计级配和初试油石比试验的空隙率的结果，分别以5.12%、5.39%、5.66%和5.92%的油石比制作马歇尔试件,按JTJ052-2000 T0709-2000规程进行了SMA-13目标配合比马歇尔最佳沥青用量实验（见表7）；SMA-13目标配合比马歇尔试验结果和SMA-13试验关系曲线（见图2）；根据马歇尔配合比设计技术要求和希望的设计空隙率为3%～4.5%和最小油石比等相关要求，因此初步确定SMA-13沥青混合料改性沥青油石比为5.9%（沥青用量为5.6%）。

表7 马歇尔试件的体积参数

图2 SMA-13马歇尔试验结果关系曲线

4 路用性能检验

按照JTJ052-2000 T0732-2000规程，以油石比5.9%制作车辙试件，进行车辙试验，以油石比5.9%制作马歇尔试件，分别进行谢伦堡沥青析漏试验、肯塔堡飞散试验和水稳定性检验。试验结果见表8。

表8 路用性能试验结果

从表8的试验值和规范要求值可知，广西闪长岩制备的SMA-13的各项性能指标均符合规范要求。

5 试验段数据和评审

根据专家论证内容，为了检验闪长岩大面积使用的路用性能，松福大道项目部进行了试验段的铺筑，并进行了各项现场技术指标的检测。2013年12月19日，按照华南理工大学土木与交通检测中心的改性沥青SMA-13设计配合比进行了试验段的铺设。按照JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范的要求进行现场监控，全过程跟踪检测。各项检测数据见表9。

试验段的评审：闪长岩集料的检测结果与深圳其他项目中辉绿岩、玄武岩为集料的改性沥青SMA-13面层检测数据相当，有些路用检测指标还优于以上集料的使用效果，尤其闪长岩集料路面构造深度等数据较为理想。评审中通过观察试验段的外观，提出以下几个方面应加强：

表9 试验段各项路用指标现场检测数据汇总表

（1）油石比和外加剂木质纤维在拌合时一定按要求控制好比例，保持干燥并使用机械添加，搅拌均匀。

（2）根据原材料的情况，注意配合比的微调，使压实后粗骨料达到嵌挤的效果，避免出现悬浮状态，拌合和摊铺时保持均匀。

（3）生产中石场尽量增加改进措施：a.增加表层风化层清除范围和深度；b.在第二道破碎机后安装10 mm筛孔振动筛，对粒径小于10 mm的颗粒单独筛除，减少杂质和薄弱矿物成分混入细集料中；c.加装整形机，改善粗集料的颗粒性状；d.加装干式除尘器，解决因使用整形机后0.075 mm以下颗粒含量过高的问题。