谈干线公路沥青表面层采用石灰岩集料的可行性

摘要：本文结合实际从石灰岩集料选择等方面探讨改善路面使用性能的可行性研究。从改善沥青表面层结合料的性能、质量、沥青与骨料的粘结性等方面，提出了改善沥青表面层采用石灰岩集料的可行性分析和方法。以实例说明沥青表面层采用石灰岩集料的实际应用，是延长沥青路面使用性能的有效保障。

关键词：可行性；问题；集料；应用；

中图分类号：X734文献标识码： A 文章编号：

0.序 言

随着干线公路里程的增多，路面表层的材料应用越来越多，路面表层优质材料却就越来越少。本文介绍石灰岩材料作为集料用于沥青面层的可行性，石灰岩的优点呈碱性，是沥青的良好粘附性材料，抗剥落性能强。而且料源广泛分布在我国大部分地区，开采成本低。缺点是石灰岩成分由碳酸钙组成，强度比玄武岩、花岗岩等硬质岩石低。 目前，还没有广泛使用，能否就地取材，运用于干线公路沥青表面层中，本文结合实例，对石灰岩在干线公路沥青路面表层中的运用做了可行性研究。

1.石灰岩集料的可行性

作为一种新的路面材料石灰岩，在实际公路的建设应用中，大大降低工程造价，获得很大的经济效益，促进地方经济的发展。从集料的特性、混合料的组成影响沥青路面表层性能情况，对石灰岩用于沥青路面表层的可行性研究，结合公路实际工程从两个方面入手， 一方面，通过坚固性、冻融、冲击、磨耗、压碎等试验，对比不同集料的各项物理抗滑耐磨、力学特性性能研究，石灰岩的物理力学指标符合沥青路面施工规范要求，满足沥青路面集料性能的要求。综合指标后，磨光值、压碎值、冲击值、坚固性、磨耗值等指标的抗滑耐磨能力是玄武岩的５７％；另一方面，用玄武岩、石灰岩等不同集料的混合料，同一种石灰岩材料比较，采用不同级配成的混合料，抗滑耐磨性能研究，通过室内评价方法一小型加速加载沥青混合料长期抗滑性的试验，用集料细度模数，构造深度预估公式的可行性。对于预估路面抗滑性能具有一定实用价值的理论意义。

2.AC、AK型路面的问题和矿料级配

2.1.路面的问题

当前，马歇尔设计方法在我国广泛采用于沥青路面，AC型采用中、下面层空隙率小、不透水的连续级配沥青混凝土，是密实型沥青混凝土结构，按最大密实原则设计级配，连续性级配，混合料的粘聚力和内摩阻力取决于强度和稳定性， AC型路面较好的水稳定性。由于表面明显不足的抗滑、粗糙，耐磨、高温抗车辙等性能，何况矿料间隙率不能满足要求，满足间隙率的要求是采用减少沥青用量的方法，沥耐久性能降低。因此，AC型在沥青路面主要用于中、下面层。AK结构的设计空隙率大，沥青路面最常采用的上层结构，容易把上面层表面水分聚集在上面层和中层之间，由于浸泡在水中，形成路面松散、坑洞等影响。若用AC型在上层结构，用AK结构在中、下面层，制约抗滑、粗糙，耐磨、高温抗车辙等性能不足。SMA-16 (SBS改性沥青+石灰岩)沥青混合料很大的程度解决上述情况。下表1就反映这种情况：

表一SBS改性沥青技术性能

2.2.矿料级配、颗粒形状及表面特征

矿料级配、颗粒形状及表面特性、沥青用量等决定了沥青混合料的嵌挤力、内摩阻力。经验表明：表面粗糙、棱角多、压碎值小、洁净、具有良好颗粒形状及高质量的矿粉最为理想。石灰岩碎石的颗粒形状与沥青的粘附性好，缺点磨光值低；砂岩石的优点是磨光值较好，缺点颗粒形状不理想，粘附性差，吸水量大。可见级配组成、不同矿料的最大粒级，组成强度构成不同的沥青混合料，由于自然因素的影响。以沥青混合料的强度和沥青的粘结力为主的嵌挤型，是矿料组成嵌挤力和内摩阻力为辅而构成，受温度影响较小，缺点透水性大，耐久性差。沥青混合料的强度是以沥青与矿料间的粘结力为主的密实级配，矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅而构成，透水性小，耐久性好，缺点受温度影响较大。事实证明，沥青的最大粒径不同，其抵抗变形能力不同。根据经验得知，中粒式沥青抗车辙性能最好，细粒式沥青次之，粗粒式沥青最差。

3.采用石灰岩集料沥青路面

某高速公路沥青路面原设计方案沿用了马歇尔设计方法，项目部组织人员对此方案调查、研究和论证，采用此方法设计的高等级公路中，沥青路面使用寿命短，甚至通车仅几个月，沥青路面就出现大面积损坏，经济利益受损失。决定采用高性能沥青路面的设计思想，对沥青面层重新进行设计。

3.1.高性能沥青路面的设计

石灰岩集料若在该段路面中应用，缩短运距近200千米，节约投资成本。因此集中研究比较石灰岩、玄武岩和辉长岩作为沥青路面抗滑表层材料的路用性能，同时通过试验也可探索石灰岩石料的加工工艺，采用高性能沥青路面的设计，上面层沥青混合料配合比设计包括：SMA-16 (SBS改性沥青+辉长岩)沥青混合料配合比、SMA-13 (SBS改性沥青+玄武岩)沥青混合料配合比、SMA-16 (SBS改性沥青+石灰岩)沥青混合料配合比。

3.2.不同种类粗集料物理技术性能比较

试验段在上面层共使用了三种集料：玄武岩、辉长岩和石灰岩，三种集料的物理技术性能见表2。

表2 不同集料物理技术性能

从表2可以看出，三种集料的各项指标均满足规范的要求。石灰岩洛杉机磨耗和磨光值均完全能满足高速公路的要求的。值得注意的是，石灰岩的粘附性能够达到5级，具有呈碱性石料的特征，加工后出现的光滑断面少，与沥青的粘附性好，与其他材料混合是比较理想的选料。

3.3.集料与沥青混合料

对试验所用的原材料依据JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》及JTG E42-2005《公路工程集料试验规程》进行试验，结果如下：

3.3.1.沥青

沥青为PG76－22SBS改性沥青，检测结果性能如表3。

表3 沥青性能试验

3.3.2.细集料

细集料采用当地储量丰富的石灰岩，性能检测各项指标如下表4。

表4 细集料性能检测结果

3.3.3.矿粉

为提高沥青混合料的抗水损害性能，使用普通消石灰替代20%的矿粉。矿粉性能检测结果如表5。

表5 矿粉性能检测结果

4.结 束 语

集料的性质关系沥青混凝土路面的寿命问题，沥青表面层的使用质量要求更高, 对集料要求具有强度高、吸水率小、粘附性好、颗粒形状好、表面粗糙、磨光值高等特点。玄武岩是沥青表面层的一种适宜石料，然而，玄武岩集料供应比较紧张，成本高，难以开采。石灰岩集料适当的区分，选择磨光值较高的集料用于沥青表面层，是首先的集料。因此，必须对石灰岩集料的可行性研究，解决石灰岩集料用于沥青表面层出现的问题，加以改进。就能解决沥青混凝土路面的难题，是集料供应的一个重大突破，给公路建设产生深远影响。

参考文献

[1]张登良.王哲人.《沥青路面》.人民交通出版社. 1998.

[2]冯光乐.《不同粗集料的SMA性能比较研究》.湖北省交通.2007.

[3]沙庆林.《高速公路沥青路面早期破坏现象及预防》.人民交通出版社 .2001.