破碎砾石在新疆喀伊公路沥青路面中的应用

破碎砾石在新疆喀伊公路沥青路面中的应用
何连明;赵喆
【摘要】破碎砾石由于其岩性复杂在国内公路沥青路面较少使用,文章结合破碎砾石在喀伊公路沥青路面中的应用对破碎砾石的加工工艺、沥青黏附性和路用性能进行探讨,以期为类似工程提供参考.
【期刊名称】《现代交通技术》
【年(卷),期】2015(012)002
【总页数】3页(P17-19)
【关键词】沥青路面;喀伊公路;破碎砾石
【作者】何连明;赵喆
【作者单位】苏交科集团股份有限公司,江苏南京210017;苏交科集团股份有限公司,江苏南京210017
【正文语种】中文
【中图分类】U414
1 工程概况
G3013喀什—伊尔克什坦口岸公路（喀伊公路）是亚洲AH65号公路的起始路段，连接吐尔尕特和伊尔克什坦两个国家一类公路口岸，是中国由新疆通往中、北亚和西亚的一条重要通道。

全长213.9 km，其中高速公路77.4 km，新建二级公路19.5 km，改建二级公路117 km。

高速公路段路面结构采用7 cmAC-25+5
cmAC-20+4 cmAC-16，中下面层采用90#沥青，上面层采用SBS改性沥青，中下面层采用破碎砾石［1-2］。

喀伊公路沿线砾石资源丰富，利用当地的砾石资源既能节省投资，又能保护环境，但使用砾石存在岩性杂、沥青粘附性差等风险，且国内可供借鉴的经验较少，因此文章对破碎砾石在该项目中的应用进行了研究。

2 破碎砾石加工工艺
本文主要通过对比不同加工工艺对破碎砾石指标的影响，从而得出破碎砾石适宜的加工工艺，涉及对集料针片状、洛杉矶磨耗及压碎值等3个指标的评价，如表1、表2所示。

表1 集料生产工艺前后对比料场原破碎工艺改进破碎工艺A 颚破→圆锥破→反击破颚破→圆锥破→反击破→整形破B 颚破→反击破颚破→圆锥破→反击破→反击破
从A料场和B料场成品集料原加工工艺和改进加工工艺对比看，A料场改进的破碎工艺比原破碎工艺针片状含量明显降低，B料场改进的破碎工艺比原破碎工艺针片状含量明显降低。

A料场和B料场改进前后破碎工艺得出的成品集料洛杉矶磨耗指标变化不大。

A料场和B料场改进后破碎工艺成品集料压碎值比原破碎工艺低。

对本项目破碎砾石采用“颚破→圆锥破→反击破→整形破或颚破→圆锥破→反击破→反击破”工艺是比较合适的。

3 破碎砾石沥青黏附性研究
3.1 破碎砾石与当地石灰岩沥青黏附性对比
本项目砾石多从河道中提取，岩性较杂，且大多砾石中含有石英，有的目测超过50%，分别取A、B两个料场破碎砾石和石灰岩进行沥青黏附性测试，并采用水煮法和水浸法两种方法分别测定，集料粒径采用9.5~13.2 mm，结果如表3所示。

表2 成品集料针片状颗粒含量检测结果料场试验参数集料规格原破碎工艺/% 改进破碎工艺/% 技术要求/%A针片状10~20 mm 18.3 8.9 ≤15 5~10 mm 15.0 9.0 ≤20磨耗18.7 18.4 ≤30压碎值16.1 15.2 ≤28针片状B 15~20 mm 16.8 9.0 ≤15 10~15 mm 14.7 10.2 ≤15 5~10 mm 17.5 11.4 ≤20磨耗 10.9 11.0
≤30压碎值8.6 7.9 ≤28
表3 沥青黏附性比较料场破碎砾石石灰岩水煮法水浸法水煮法水浸法A 3 3 4
3 B 3243
从试验结果看出，无论是水煮法还是水浸法，破碎砾石沥青黏附性较石灰岩沥青黏附性低，且破碎砾石沥青黏附性达不到施工图设计的4级要求。

从试验方法看，
水浸法比水煮法试验条件更为严苛，且人为影响因素较水煮法少，更适宜评价破碎砾石沥青黏附性。

3.2 不同抗剥落剂对破碎砾石沥青黏附性影响
破碎砾石沥青黏附性没有达到设计要求，只能通过掺加部分憎水性物质提高沥青黏附性，目前国内采用较多是掺加液体抗剥落剂及消石灰等。

由于当地消石灰较缺乏，因此选择液体抗剥落剂来提高破碎砾石沥青黏附性。

目前国内市场上液体抗剥落剂种类很多，质量参差不齐，选择两个国内品牌产品进行了沥青黏附性试验对比，试验结果如表4所示［3］。

由试验结果可知，A品牌沥青长期黏附性能高于B品牌，因此选择A品牌抗剥落
剂进行后续沥青混合料抗水损害性能验证。

由试验结果得出对液体抗剥落剂除了测试其短期性能外，更需测试其长期黏附性，本文对长期性能测试方法做了部分尝试，还需做进一步的探索。

表4 沥青黏附性比较注： *指将裹覆沥青的集料颗粒水煮一次后放置于室外，隔半个月煮1次，共煮5次。

品牌水浸法水浸法（长期）*A 4 4 B 43
4 破碎砾石沥青混合料路用性能对比研究
根据破碎砾石在喀伊公路各沥青面层的应用情况，本文对破碎砾石应用在AC-20沥青面层进行研究［2］，并与当地石灰岩沥青混合料进行路用性能对比。

4.1 抗水损害性能
两种石料设计沥青混合料级配基本一致，采用克拉玛依90#道路石油沥青（同时掺0.4%A品牌抗剥落剂）分别拌和混合料成型马歇尔试件，进行浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验，试验结果如表5、表6所示。

从试验结果可以看出，破碎砾石沥青混合料抗水损害性能与石灰岩沥青混合料基本相当。

表5 浸水马歇尔试验结果AC-20 非条件（0.5 h）条件（48 h）残留稳定度/% 要求/%空隙率/% 稳定度/kN 流值/0.1 mm 空隙率/% 稳定度/kN 流值/0.1 mm破碎砾石4.6 11.59 22.8 4.5 9.31 27.6 80.4 ≥75石灰岩 4.5 10.60 24.7 4.5 8.56 29.1 80.8
表6 冻融劈裂试验结果AC-20 非条件条件 TSR/% 要求/%空隙率/% 劈裂强度
/MPa 空隙率/% 劈裂强度/MPa破碎砾石5.5 0.684 1 5.5 0.510 8 74.7 ≥70石灰岩 5.4 0.575 6 5.5 0.433 2 75.3
4.2 高温稳定性
采用克拉玛依90#道路石油沥青，按照室内车辙试验方法，成型300 mm×300 mm×50 mm的车辙板，进行高温60 ℃车辙试验，试验结果如表7所示。

从表7可以看出，破碎砾石沥青混合料抗车辙性能要优于石灰岩沥青混合料。

表7 沥青混合料车辙试验结果AC-20 空隙率/% 条件/℃ 动稳定度/（次·mm-1）变异系数/% 要求/%平均要求破碎砾石4.4 60 2 198 ≥800 8.2 ≤20石灰岩 4.4 1 785 3.4
4.3 低温抗裂性
采用克拉玛依90号道路石油沥青成型车辙试件，后切割成30 mm×35 mm×250 mm的小梁试件进行低温弯曲试验。

试验温度-10 ℃，速率50 mm/min，试验结
果如表8所示。

从试验结果可以看出，破碎砾石沥青混合料破坏应变优于石灰岩
沥青混合料。

表8 沥青混合料低温小梁试验结果AC-20 最大荷载/kN 跨中挠度/mm 抗弯拉强
度/MPa 劲度模量/MPa 破坏应变/μ ε 要求破碎砾石 0.951 0.500 7.72 2 931.4 2 635.2 >2 000石灰岩 1.229 0.408 9.95 4 646.6 2 144.6
5 结论
（1）对破碎砾石不同加工工艺研究表明，不同加工工艺对破碎砾石针片状含量影响很大，压碎值次之，洛杉矶磨耗值影响不大。

对喀伊公路破碎砾石采用“颚破→圆锥破→反击破→整形破或颚破→圆锥破→反击破→反击破”工艺是比较合适的。

（2）破碎砾石沥青黏附性试验表明，破碎砾石沥青黏附性较石灰岩低，需掺加抗剥落剂提高其沥青黏附性。

从试验方法上看，水浸法比水煮法试验条件更为严苛，且人为影响因素较水煮法少，更适宜评价破碎砾石沥青黏附性。

（3）破碎砾石路用性能试验表明，破碎砾石沥青混合料抗水损害性能与石灰岩沥青混合料基本相当；破碎砾石沥青混合料高温抗车辙性能要优于石灰岩沥青混合料；破碎砾石沥青混合料低温破坏应变优于石灰岩沥青混合料。

参考文献
［1］新疆交通规划勘察设计研究院.喀伊公路施工图设计［R］.2012．
［2］江苏省交通科学研究院股份有限公司.喀伊公路中面层目标配合比设计报告［R］.2013.
［3］艾尔登.破碎卵（砾）石在喀伊项目中的应用［J］.华东公路，2013（5）：78-80.。