不同粗集料的SMA性能比较研究

冯光乐

湖北省交通厅工程质量监督局

　　摘  要：本文根据湖北沪蓉西高速公路线位附近有较为丰富的石英砂岩，但是没有玄武岩或者是辉长岩的实际情况，对玄武岩、辉长岩和石英砂岩等石料的粗骨料性能指标进行了试验分析；并对三种材料的粗骨料在用作SMA路面抗滑层材料时的混合料性能进行了对比。从而得出在保证混合料水稳定性能的前提下，变质石英砂岩可以用做路面表面抗滑层材料的结论，并将之用于指导实际生产。

　　关键词：石英砂岩  骨料  混合料性能  水稳定性

　　1、问题提出

　　我国长期高速公路建设实践表明，破碎良好的玄武岩和辉绿岩是较为理想的高速公路路面表面层抗滑材料，但随着高速公路的建设发展，耐磨的优质石料越来越少，现有的玄武岩由于产地稀少，以及加工、运输等原因致使成本居高不下。因此为了在保证工程质量的前提下，合理降低工程建设造价，集料选取应以“因地制宜，节约成本”为原则。由于湖北沪蓉西高速公路沿线缺乏玄武岩和辉绿岩理想材料，本着上述原则，有必要寻找优质的上面层集料以替代国内沥青路面上面层中常用的玄武岩。产于湖北恩施市巴东县百米溪石英砂岩压碎值、磨耗值和磨光值等各项主要指标均满足现行规范要求，虽然骨料呈现弱酸性，但是由于表面粗糙、构造性能好，加之该石料料源离道路主线的位置很近，若能在该段高速公路路面工程中应用，可以节约运距近200公里，必将产生巨大的经济效益。因此集中研究比较石英砂岩、玄武岩和辉长岩作为沥青路面抗滑表层材料的路用性能是非常必要的，同时通过试验也可探索石英砂岩石料的加工工艺，为湖北沪蓉西高速公路沥青路面材料组成与优选提供实践支持。

　　为此，该项目以湖北恩施自治州境内318国道路面改造工程为依托，铺筑湖北沪蓉西高速公路大纵坡沥青路面试验段。根据试验段设计要求，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 石英砂岩)沥青混合料配合比。

　　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：京山玄武岩、宜昌辉长岩和百米溪石英砂岩，三种集料的物理技术性能见表1。

表1不同集料物理技术性能

　　从表1可以看出，三种集料的各项指标均满足规范的要求。从视密度指标来看，京山玄武岩的视密度最大，百米溪石英砂岩的视密度最小；无论是1#料还是2#料，百米溪石英砂岩的针片状含量都最大，分别为8.8%和13.3%，说明其该石料加工时需要注意控制针片状石料含量；像另外两种石料一样，石英砂岩的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，石英砂岩的粘附性能够达到5级，尽管这种石英砂岩具有酸性石料的特征，但是由于石料加工后出现的光滑断面少，同时，从石英砂岩的表面微观形貌图上看（见图1），该石料表面孔隙较多，而且孔径大小不一。这种粗糙的表面以及较多的孔隙，能够产生物理吸附作用，吸附较多的沥青，增加裹覆在集料表面的沥青膜的厚度，从而达到较好粘附的效果，这可能是这弱酸性石料的粘附性指标能够达到5级的原因。

图1百米溪石英砂岩微观形貌图(左为3000倍，右为5000倍)

　　3、其他原材料技术指标

　　本次试验上面层SMA-16(SBS改性沥青 辉长岩)沥青混合料目标配合比的原材料为鄂州科氏沥青有限公司生产的PG76－22 SBS改性沥青、宜昌天宝石料场辉长岩集料、建始城申建材有限公司生产的矿粉和武汉天汇纤维材料有限公司生产的木质素纤维，其各项性能均符合JTG F40 -2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。

　　对试验所用的原材料依据JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》及JTJ 058-2000《公路工程集料试验规程》进行试验，结果如下：

　　（1） 沥青

　　沥青为PG76－22SBS改性沥青，其性能检测结果如表2。

表2 沥青性能试验结果

　　（2）细集料

　　细集料采用当地储量丰富的石灰岩，其各项指标如下表3。

表3 细集料性能检测结果