花岗岩在潮漳高速公路沥青路面中的应用实践

广东省南粤交通潮漳高速公路管理中心 / 龚晓攀

随着我国高速公路迅猛发展，沥青路面常用集料如石灰岩、玄武岩等，由于地域分布不均，局部地区储量不足，不能满足当前高等级公路沥青路面的建设需求。花岗岩在我国分布较广，其中广东、福建、广西、湖北、安徽以及东北等地区储量尤其丰富，且具有结构致密、质地坚硬、耐磨、抗磨耗等特点，但花岗岩与沥青粘附性较差，用花岗岩集料生产沥青混合料水稳性能不足，容易产生沥青膜剥落导致路面松散、坑槽等水损坏，这一特征限制了花岗岩在沥青路面中的应用。为解决这一难题，国内外对改善花岗岩等酸性集料水稳性能开展深入研究，如采用抗剥落剂、掺加消石灰粉等措施，成效显著，但抗剥落剂售价高仅在沥青上面层采用，消石灰粉市场供应混乱，质量难以控制。鉴于此，本文结合花岗岩在潮漳高速公路沥青路面中的应用实践，总结花岗岩沥青混合料的应用效果及经验，为类似地区高速公路沥青路面建设提供参考。

1.工程概况

潮漳高速公路位于广东省潮州市，路线全长64.561km，设计速度100km/h，下面层采用8cm厚GAC-25结构，中面层采用5.5cm厚GAC-20C结构，上面层采用4.5cm厚GAC-16C结构。项目沿线花岗岩分布广、储量大，石灰岩、玄武岩资源奇缺，施工初期选用了60km以外的闪长岩碎石作为沥青路面集料，因运距远、价格高，加之环保部门的严格管控，断供现象时有发生，严重制约工程进度。经过反复研究论证，确定采用隧道洞渣花岗岩加工碎石，作为沥青路面集料，同时添加水泥替代抗剥落剂，改善沥青混合料的水稳性能。

2.原材料性能指标

2.1 沥青

沥青下面层采用A级70号石油沥青，沥青中上面层采用SBS I-D改性沥青

2.2 花岗岩粗集料

花岗岩弃渣生产的4种规格集料，分别为10～25mm、10～20mm、5～10mm、3～5mm，经过各项技术指标检测结果得知，花岗岩集料各项指标满足设计要求，其中花岗岩集料经水泥、矿粉改性后，粘附性指标由原3级提高至4级和5级，满足沥青下面层及中面层设计要求。同时也发现，花岗岩加工成碎石针片状偏多，尤其5～10mm规格料针片状含量偏大，花岗岩碎石中石英晶体颗粒含量偏大。

2.3 细集料

细集料采用0～3mm石灰岩机制砂，由主要技术指标检测结果可知，机制砂的砂当量、石粉含量指标虽符合要求，但已接近设计要求临界值。

2.4 沥青混合料性能检验

沥青中、下面层生产配合比混合料各项性能检验结果表明，沥青混合料动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、渗水系数以、低温弯曲破坏应变及肯德堡飞散损失等均满足设计要求。

3.施工生产控制

3.1 石场生产质量控制

（1）花岗岩集料采用三级破碎工艺，分四档料加工生产。在鄂式（第一级）破碎机与圆锥（第二级）破碎机之间加入5mm振动筛，过滤5mm以下颗粒，控制针片状颗粒含量，最后一级破碎采用了双反击腔破碎机，用以提高集料整形效率。

（2）分级挑拣石材，综合利用花岗岩弃渣。优选裂隙少、色泽一致、石英晶体成分少的毛石用于沥青面层材料，次级毛石用于基层、底基层、垫层等材料。

（3）花岗岩坚硬、耐磨、表面粗糙，会加速破碎设备磨损，影响碎石粒径均匀、稳定，应经常观察牙板、筛网的磨损程度，磨损严重时必须及时更换。

3.2 后场质量控制

（1）加强进场材料抽检及使用过程监管。沥青进场应逐车抽检，使用时每天应取样检验三大指标。花岗岩集料每天应抽检针片状、杂岩（石英结晶颗粒）含量，机制砂每天抽检砂当量、石粉含量及含水率。

（2）加强原材料存储管理。不同规格集料应分仓堆放，严格控制料堆高度（≤5m），料仓及拌和机料斗上方应遮盖防雨。沥青储存温度应控制在合理范围，基质沥青宜为130℃～140℃，改性沥青150℃～160℃，且应加强温度监测。矿粉、水泥应及时入罐存放。

（3）随时在线监测拌和楼设备的矿料用量、油石比、拌和时间及温度。施工期间定期对拌和楼计量、控制系统进行校核，同时检查拌和楼筛网破损、堵孔以及除尘效果，确保拌和过程中供料稳定。

（4）随时观察花岗岩沥青混合料是否存在离析、花白料、油团等现象，一旦出现应予废弃。试验室每工作班至少2次抽取样品，进行沥青含量抽提试验及矿料级配分析，验证在线监测数据，并制作试件进行马歇尔和肯德堡分散试验，测定空隙率、稳定度、流值以及试件飞散损失指标。

3.3前场施工质量控制

（1）拌和楼熟料仓放料时，车辆应前后移动3次进行装料，最大限度减少装料离析。车辆卸料时不能碰撞摊铺机，起顶高度不应过高，仰角控制在400以内，由摊铺机推动缓缓前行，使沥青混合料整体下滑至摊铺机斗内，避免粗料滚动离析。

表1 花岗岩路面性能检测结果

（2）沥青混合料布料高度不宜超过螺旋布料器高度的2/3，并保证布料器匀速向两侧供料，布料器端部距物料侧面挡板距离应在10～30cm，前挡板底部挂设柔性挡板，以防止沥青混合料竖向离析。

（3）摊铺过程中严格检测车辆、布料器、受料斗两侧的混合料温度，对于温度不合格的混合料应予废弃，不得强行摊铺碾压。松铺厚度确定后不宜轻易调整，摊铺速度控制在2～3m/min，对红外线找平系统应格外注意保护及不可轻易扰动，保证摊铺时平整度。

（4）沥青混合料应在高温条件下紧跟碾压，碾压组合为：初压采用两台13t以上钢轮压路机各弱振一遍，一台前静后振一遍，一台前振后振一遍；复压采用三台13t以上钢轮压路机各强振两遍，再用两台30t以上胶轮压路机各碾压两遍；终压采用一台13t以上钢轮压路机静压两遍，消除轮迹。

4.路用性能检测

花岗岩沥青混合料下面层、中面层完工后，对结构层的压实度、弯沉、平整度及渗水系数等指标进行了检测，为了检验花岗岩用于上面层的可能性，在摊铺中面层试验路时，专门检测了结构层构造深度、抗滑性能，具体检测结果见表1。

从检测结果可知：沥青下面层、中面层的压实度、弯沉、平整度及渗水系数指标满足规范及设计要求，局部位置渗水系数超标问题，均已进行了返工处理，交工验收评定合格；沥青中面层试验路构造深度、抗滑摩擦系数达到了沥青表面层设计要求，验证了掺水泥改性的花岗岩沥青混合料可用于上面层材料。

5.结束语

潮漳高速公路沥青路面采用花岗岩集料，掺水泥作为抗剥落剂，其沥青混合料水稳性能满足要求，路用性能良好，为类似地区花岗岩在沥青路面中的应用提供如下经验参考。

（1）花岗岩沥青混合料掺水泥时，应选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，掺量为矿料总量1%～3%，具体应根据集料粘附性和沥青混合料三阶段配合比试验结果综合确定。

（2）花岗岩中常夹杂石英石晶体，对沥青粘附性差，石场应精心挑选毛石原料，对晶体富集的毛石应予剔除，碎石中的晶体颗粒含量应严格控制。花岗岩加工成碎石针片状偏多，应通过破碎、筛分工艺予以调整，减少针片状颗粒含量，重点控制5～10mm规格集料。

（3）花岗岩沥青混合料细集料应选择石灰岩机制砂，且应对其石粉含量严格控制。矿粉宜选择工厂生产的碳酸钙粉，且要求碳酸钙及氢氧化钙含量高。

（4）花岗岩沥青混合料配合比设计应重点检验水稳性指标，除检验马歇尔残留稳定度、低温弯曲破坏应变等指标，同时应增加肯德堡飞散损失指标检验。

（5）针对花岗岩集料特性，沥青路面施工过程中，应加强拌和楼原材料管理、成品检验及沥青混合料运输、摊铺、碾压等过程质量控制。

（6）广东省潮汕地区花岗岩储量丰富，采用花岗岩集料修筑沥青路面，技术条件日趋成熟，社会、经济效益不言而喻，适宜大量推广应用。