花岗片麻岩用于胶粉沥青路面上面层的试验分析.pdf

123交通科技与管理工程技术0引言该项目所用石料的石质为花岗片麻岩，属变质岩，是由花岗岩经过变质作用形成的一种典型的弱酸性石料，由于与沥青的结合能力较差，所以除了考虑花岗片麻岩与沥青黏附性不足的问题还要考虑沥青混合料的抗车辙性能1-3。该类岩石量总数量约 150 000 m3以上，所以如要加以利用就需改善花岗片麻岩和沥青的黏附性，在制备花岗片麻岩沥青混合料时需要在保证混合料有较好的抗高温变形能力的同时确保沥青和花岗片麻岩的黏附性要满足要求4-6。1花岗片麻岩作为粗骨料的试验分析该项目分别进行了骨料原材料试验、沥青混合料配合比设计、沥青混合料性能试验。具体试验情况如下：1.1骨料试验1.1.1岩石化学成分试验根据现场岩石情况，分别取有代表性母岩进行了两次岩石化学成分试验，五个样品，经检测，该隧道洞渣为花岗岩和花岗片麻岩，SiO2含量均大于 65%（SiO2含量大于 65%为酸性岩石）7-9，试验结果见表 1。1.1.2骨料质量指标试验取样 4.759.5 mm 和 9.516 mm 两种骨料进行试验（两个加工点），经检测该粗骨料试验结果均满足沥青混合料中粗骨料的质量技术要求10，试验结果见表 2。1.2粗骨料与沥青黏附性试验粗骨料分别和普通沥青、改性沥青、掺抗剥落剂沥表 1花岗片麻岩母岩化学成分试验结果表试验方法母岩描述矿物成分/%岩石定名SiO2含量/%斜长石钾长石石英白云母其他定量定性试验灰白色30353540251223花岗质初糜棱岩69肉红色30353540252323糜棱岩化花岗岩70灰黑色角闪石黑云母斜长石石英其他657020255781黑云角闪片岩78肉红色20254550252-31花岗质初糜棱岩73浅灰绿色608102511斜长花岗质糜棱岩68按照斜长岩、钾长岩化学成分二氧化硅含量 60%计算二氧化硅总含量。大于 65%为酸性岩石表 2花岗片麻岩粗骨料检测结果表材料510 mm1015 mm510 mm1015 mm设计要求结果判定表观相对密度2.6402.6492.6382.644 2.6合格毛体积相对密度2.5902.6122.5872.502吸水率/%0.740.530.740.50 2.0合格针片状含量/%0000 10合格水洗法 0.075 mm 含量/%1.01.00.30.2 1.0合格压碎值/%18.816.5 24合格洛杉矶磨耗损失/%15.8不做 28合格磨光值44不做 42合格花岗片麻岩用于胶粉沥青路面上面层的试验分析张国斌1,申铁军2（1.山西辰润交通科技有限公司,山西 晋中 030600;2.山西路桥建设集团有限公司,山西 太原 030031）摘要文章基于花岗片麻岩使用于胶粉沥青路面，分析了骨料原材料试验和沥青混合料配合比设计及性能试验，研究表明该碎石为酸性岩石，采用 6 种方案进行沥青黏附性试验，具体为水泥改性后的骨料和沥青、掺抗剥落剂沥青和骨料、骨料和沥青老化后、骨料和掺抗剥落剂沥青老化、沥青和骨料、水泥改性后骨料和掺抗剥落剂沥青老化，从而为沥青混合料配合比设计、沥青混合料性能试验及混合料老化后性能试验提供翔实的数据。关键词花岗片麻岩；沥青路面；试验分析中图分类号U416.2文献标识码A文章编号2096-8949（2023）18-0123-03收稿日期：2023-09-01作者简介：张国斌（1987）,男,本科,工程师,从事公路项目建设管理工作。通信作者：申铁军（1980）,男,本科,高级工程师,研究方向：沥青路面。2023 年第 4 卷第 18 期124交通科技与管理工程技术表 4花岗片麻岩粗骨料级配筛分表（冷料仓）孔径/mm 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 筛底筛余质量/g 12 413.70 102.4314.5 204.8 507.3360.5 211.5235.7135.5168.9 88.1116.822 450.50 108.3303.1193.0500.0355.2203.3211.9157.6178.587.7114.6分计筛余 10 4.2413.038.4821.0214.948.769.775.617.003.654.84分计筛余 20 4.4212.377.8820.4014.508.308.656.437.283.584.68分计筛余百分率/%0 4.3012.708.2020.7014.708.509.206.007.103.604.8累计筛余百分率/%0 4.3017.0025.2045.9060.6069.178.384.391.495.099.8通过百分率/%10095.783.074.854.139.430.921.715.78.65.00表 5花岗片麻岩粗骨料级配筛分表（热料仓）孔径/mm 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 筛底筛余质量/g 12 410.70 103.2300.9194.5504.3353.7212.1228.5134.4158.971.5129.722 422.90 101.7318.9193.4516.2362.2219.1246.5123.7145.187.5127.6分计筛余 10 4.2812.488.0720.9214.678.809.485.586.592.975.38分计筛余 20 4.2013.167.9821.3114.959.0410.175.115.993.615.27分计筛余百分率/%0 4.212.88.021.114.88.99.85.36.33.35.3累计筛余百分率/%0 4.217.025.046.160.969.879.684.991.294.599.8通过百分率/%10095.8837553.939.130.220.415.18.85.50 图 1旋转薄膜试验 图 2现场渗水试验 图 3试件体积指标试验图 4试件力学指标试验表 3沥青与骨料的黏附性等级试验结果编号试验方案12345黏附性等级190#沥青与骨料3334432掺抗剥落剂沥青与骨料4455443掺抗剥落剂沥青老化与骨料3322224沥青老化后与骨料3443335沥青老化后与水泥改性骨料454544690#沥青与水泥改性骨料443454青进行黏附性试验，第一次试验结果为：和普通沥青、改性沥青黏附性等级为 3 级，和掺抗剥落剂改性沥青黏附性等级为 4 级11-13，第二次试验结果为：和普通沥青黏附性等级为 3 级，和橡胶改性沥青黏附性等级为 4 级。技术要求湿润区和半干区粗骨料与沥青的黏附性不小于4 级14-16。针对该骨料与沥青黏附性差，又进行了沥青老化后和骨料黏附性试验，沥青与骨料黏附性试验情况如下：沥青为 90#道路石油沥青，骨料为 9.516 mm 花岗岩和花岗片麻岩17-19，采用 6 种方案进行 90#沥青黏附性试验，沥青与骨料黏附性试验结果见表 3。2沥青混合料配合比和混合料性能试验试验结合胶粉沥青路面上面层设计，进行 ARAC-16 相关设计和性能试验，其中粗骨料采用现有花岗片麻岩 4.759.5 mm、9.516 mm；细骨料采用 02.36 mm、2.364.75 mm 石灰岩机制砂（为提高沥青混合料抗水损害性能，规范要求一般不采用酸性石料生产的细骨料）；矿粉采用水泥，确定最佳的油石比是 6.2%，9.516 mm碎石 4.759.5 mm 碎石 2.364.75 mm 02.36 mm=44 22 6 22 6。详细试验结果见表 47，室内试验与现场试验情况见图 14，石灰岩、玄武岩的粗骨料级配筛分见表 89，可看出作为上面层级配要求，花岗片麻岩、石灰岩、玄武岩三者的筛分情况没有本质的区别。3结语综上所述，室内相关试验已经基本完成。从现有完成的试验数据分析，使用该碎石作为沥青路面粗骨料，沥青混合料满足规范要求，但由于作为酸性骨料黏附性等级达不到 4 级以上，所以下一步要模拟沥青混合料短期和长期老化过程，低温抗裂、水损坏性能试验，后续表 6矿粉检测指标检测项目技术指标检测结果最大值 最小值 平均值细度/%10.09.78.99.3标准稠度的用水量/%35.234.534.8凝结时间/min 初凝 300377353366终凝 360 且 720499454480安定性/mm 5 mm10.51胶砂流动度/mm 180 mm187182184抗折强度/MPa 7 d 3.06.13.74.328 d 6.07.86.77.3抗压强度/MPa 7 d 15.034.816.521.928 d 32.543.633.439.1125交通科技与管理工程技术还需要进行汉堡车辙试验，以评价路用性能。沥青混合料进行模拟短期老化（135 烘箱恒温 4 h）和长期老化（85 烘箱恒温 5 d），考虑到沥青为橡胶改性沥青，短期老化温度设置为 135 和 180，混合料经老化后进行弯曲试验和浸水后残留的稳定度试验，试验结果与未经老化混合料相关试验比较。得出结论如下：（1）普通沥青老化后和骨料黏附性为 3 级，骨料经水泥改性后黏附性达到 4 级，可在施工中使用水泥替代部分矿粉作为填料去改善骨料与沥青的黏附性。（2）沥青混合料老化后低温弯曲应变减小到新拌混合料的 74%，大于规范要求（规范要求 3 000）。参考文献1 郝鹏,申铁军.交通强国背景下山西省智慧交通发展趋势研究 J.四川建材,2022(2):157-158.2 申铁军.基于 RAP 的新型热再生设备性能评价与优势分析 J.北方交通,2023(1):63-66.3 李泽波,申铁军.山西省“十四五”发展智慧公路解决方案分析 J.四川建材,2022(2):159-160.4 申铁军.基于 GTM 设计方法的钢渣沥青混凝土试验研究 J.内蒙古公路与运输,2022(5):18-22.5 钟晓波,申铁军.山西省昔榆高速公路工程质量控制措施分析 J.四川建材,2022(3):84-85.6 申铁军.平拉索人行桥设计及钢结构施工技术研究 J.北方交通,2022(6):30-34.7 武宝山,申铁军.基于数字交通的公路工程智能化研究实例分析 J.四川建材,2022(7):104-105.8 申铁军.浅析流动性车辙的影响因素 J.山西建筑,2008(4):306-307.9 吴伟,申铁军.山西省绿色交通现状分析及评价体系研究 J.四川建材,2022(7):153-154.10 申铁军.如何防治沥青路面流动性车辙 J.山西建筑,2008(3):317-318.11 陈永勇,申铁军.新技术在山西省公路施工养护中的应用与效果分析 J.交通科技与管理,2023(4):65-67.12 申铁军.PLC 同步顶升系统在某高速公路跨线桥上的应用 J.福建交通科技,2022(1):73-78.13 田海锐,申铁军.浅析山西省公路工程施工总承包模式质量管理 J.四川建材,2022(3):114-115.14 申铁军.铁尾矿渣代换碎石用于水泥混凝土的可能性研究 J.青海交通科技,2021(3):150-158.15 张璠,申铁军.新型筑路材料在公路路面工程的试验检测分析 J.四川建材,2022(9):109-110+113.16 王斌,申铁军.浅谈公路工程 7S 管理与质量检测的有效结合 J.黑龙江交通科技,2021(11):191-192.17 秦栋华,申铁军.浅析昔阳至榆次高速公路新技术应用与管理 J.四川建材,2022(3):124-125.18 郭木强,申铁军.高速公路沥青路面预防性养护新技术分析 J.四川建材,2022(8):146-147.19 胡富平,申铁军,高鹏,等.水泥粉煤灰稳定玻化炉渣力学性能及应用研究 J.新型建筑材料,2021(12):118-122.表 76.2%油石比 ARAC16 混合料试验的结果汇总表试验项目理论最大的相对密度/(gcm3)毛体积的相对密度/(gcm3)体积空隙率/%力学稳定度/kN 力学动稳定度/(次 mm1)浸水残留的稳定度/%冻融劈裂后残留的强度比/%结果2.3902.3253.912.556 86795.391.7 指标35 7 3 000 85 80指标说明体积指标力学指标评价高温性能评价水稳定性评价水稳定性表 8石灰岩粗骨料级配筛分表孔径/mm 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 筛底筛余质量/g 12 421.20 104.6316.9190.5490.2354.0264.4272.4103.3135.653.5122.122 423.60 108.8314.3202.7504.8354.6261.4276.2117.4132.854.7112.3分计筛余 10 4.3213.097.8720.2514.6210.9211.254.275.602.215.04分计筛余 20 4.4912.978.3620.8314.6310.7911.404.845.482.264.63分计筛余百分率/%0 4.4013.008.1020.5014.6010.9011.304.605.502.204.80累计筛余百分率/%0 4.4017.4025.546.0060.6071.5082.887.492.995.199.9通过百分率/%10095.682.674.554.039.428.517.212.67.104.900表 9玄武岩粗骨料级配筛分表孔径/mm 191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075 筛底筛余质量/g 12 416.20 100.8301.2206.5515.2365.5225.4224.9136.4141.968.5128.222 411.80 109.8303.7210.1505.2358.4210.7229.6146.7138.857.4140.1分计筛余 10 4.1712.478.5521.3215.139.339.315.655.872.845.31分计筛余 20 4.5512.598.7120.9514.868.749.526.085.762.385.81分计筛余百分率/%0 4.4012.58.6021.115.09.009.405.905.802.605.60累计筛余百分率/%0 4.4016.925.546.661.670.680.085.991.794.399.9通过百分率/%10095.683.174.553.438.429.420.014.18.35.70.1