CN1687525A - 玄武岩碎石沥青路面 - Google Patents

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本发明属于修筑一级公路、高速公路的铺面，特别是玄武岩碎石沥青路面，由玄武岩碎石、砂、石灰石粉、沥青组成，其重量百分比含量为粒度10－25mm的玄武岩碎石22－45％、粒度3－10mm的玄武岩碎石2－26％、砂14－48％、石灰石粉6－12％、沥青4.2－6.2％。除沥青外，将称取的料装入间歇式拌合机中干拌，干拌合时间不小于5－10s，称取熔化的沥青加入机内拌合的干料中，拌合时间不少于30s，以沥青均匀裹覆机中的干料为准，使用摊铺机将沥青混合料缓慢、均匀、连续不断的摊铺，压路机随后进行碾压。以玄武岩碎石为主集料构成的玄武岩碎石沥青路面，其高温抗变形能力和抗冻性能好，抗水害的性能好，路面耐磨耐压，可以用于高速公路和一级公路，原料来源广泛。

Description

玄武岩碎石沥青路面
技术领域
本发明属于修筑一级公路、高速公路的铺面，特别是玄武岩碎石沥青路面。
背景技术
普通道路的沥青路面通常采用砾石沥青混凝土，砾石沥青混凝土的主集料为砾石。砾石为经水流冲击磨去棱角的卵石。砾石的来源广泛，成本比较低。但是，砾石沥青混凝土的马歇尔稳定度低，高温抗变形的能力差，路面耐磨和抗冻性能差。
砾石沥青混凝土的马歇尔稳定度不能满足高速公路、一级公路的规范要求，现行规范不允许砾石沥青混凝土用于高速、一级公路。在砾石中含有相当数量的石灰岩，石灰岩的吸水率比较大，砾石浸水后的马歇尔稳定度比较低，抗水害的性能较低。沥青路面的损坏，在一定程度上是由于水侵害造成的，因此沥青混合料的水稳定性能也是一项重要的技术指标。另外，砾石外表面圆滑无棱角与沥青的粘附性比较差。在沥青路面结构中，主集料起到骨架支持作用，它的质量、力学性质以及颗粒形状都会对沥青路面的结构的路用性能和使用寿命有很大的影响，特别是表面层所用的集料，其硬度、磨光值都有更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玄武岩碎石沥青路面，以玄武岩轧制的碎石为主集料构成的玄武岩碎石沥青混凝土铺设的路面其高温抗变形能力好，抗水害的性能好，路面耐磨、耐压、抗冻性能好，可以用于高速公路和一级公路，原料来源广泛。
本发明的目的是这样实现的：一种玄武岩碎石沥青路面，由玄武岩碎石、砂、石灰石粉、沥青组成，其中玄武岩碎石的粒度及重量百分比范围和其它组份的重量百分比范围是：粒度10-25mm的玄武岩碎石22-45％、粒度3-10mm的玄武岩碎石2-26％、砂14-48％、石灰石粉6-12％、沥青4.2-6.2％。
构成玄武岩碎石沥青路面配料的优选重量百分比范围是：粒度10-25mm的玄武岩碎石40.1％、粒度3-10mm的玄武岩碎石2％、砂47％、石灰石粉6.7％、沥青4.2％。
构成玄武岩碎石沥青路面配料的优选重量百分比范围是：粒度10-25mm的玄武岩碎石23％、粒度3-10mm的玄武岩碎石19％、砂46％、石灰石粉7.6％、沥青4.4％。
构成玄武岩碎石沥青路面配料的优选重量百分比范围是：粒度10-25mm的玄武岩碎石43.4％、粒度3-10mm的玄武岩碎石25.5％、砂14％、石灰石粉11.3％、沥青5.8％。
本发明采用的玄武岩为黑灰色玄武岩，隐晶-极细粒结构，致密块状构造，矿物组成以基性斜长石为主，约占50％左右，次为辉石，占30％左右，橄榄石占10％左右，角闪石、磁铁矿等占10％左右。矿石中气矿少见且被石英和方解石充填，形成1mm左右大小的杏仁体。用玄武岩破碎的碎石石料是一种坚韧的、粗糙的、有棱角的优质石料。
玄武岩碎石沥青路面的施工方法：
1、按本发明的配料比分别称取粒度10-25mm的玄武岩碎石、粒度3-10mm的玄武岩碎石、砂和石灰石粉；
2、将称取的料装入间歇式拌合机内，进行拌合，干拌合时间不小于10s；
3、按配料比称取熔化的沥青，将熔化的沥青加入间歇式拌合机拌匀的干料中，进行拌合，拌合时间不少于30s，以沥青均匀裹覆机中的干料为准；
4、沥青混合料的摊铺和碾压，使用摊铺机将沥青混合料缓慢、均匀连续不断的摊铺，摊铺速度控制在2-6m/min的范围内，对改性沥青混合料摊铺速度控制在1-3m/min，压路机紧跟在摊铺机后面进行碾压。
沥青路面中的石料是决定沥青路面质量重要的关键因素之一。本发明对沥青路面中的玄武岩碎石的指标包括压碎值、洛杉矶磨损损失、视密度、吸水率、对AH-90石油沥青的粘附性、坚固性。细长扁平颗粒含量、软石含量、水洗法＜0.075mm颗粒含量、冲击值、筛分等进行了测试，实验结果见表1、表2、表3。
玄武岩碎石(15-25mm)指标检测结果
表1
  序号   试验项目   测定结果   规定值(高速、一级公路)表面层   备注
  1   集料压碎值(％)   12.4   不大于26   综合评定值
  2   洛杉矶磨耗损失(％)   12.8   不大于28   综合评定值
  3   视密度(t/m3)   2.931   不小于2.6
4 吸水率(％) 0.6 不大于2.0
  5   对AH-90支油沥青的粘附性   4   4级   综合评定值
  6   集料磨光值(BPV)   47   不小于42(BPV)
  7   针片状颗粒含量(％)   5   不大于15   综合评定值
  8   细长扁平颗粒含量(％)   0.6   不大于12
  9   软石含量(％)   5.0   不大于3   综合评定值
  10   水洗法＜0.075mm颗粒含量(％)   0.23   不大于1
  11   冲击值(％)   综合评定值
  12   通过百分率(％)   筛孔尺寸(mm)   26.5   19   16   13.2   9.5
  实测值   95.1   21.4   4.9   0.8   0.1
  规定范围
玄武岩碎石(10-20mm)指标检测结果
表2
  序号   试验项目   测定结果   规定值(高速、一级公路)表面层   备注
  1   集料压碎值(％)   8.6   不大于26   综合评定值
  2   洛杉矶磨耗损失(％)   9.9   不大于28   综合评定值
  3   视密度(t/m3)   2.929   不小于2.6
  4   吸水率(％)   0.9   不大于2.0
  5   对AH-90支油沥青的粘附性   4级   4级   综合评定值
  6   集料磨光值(BPV)   47   不小于42(BPV)
  7   针片状颗粒含量(％)   5   不大于15   综合评定值
  8   细长扁平颗粒含量(％)   1.1   不大于12
  9   软石含量(％)   0.9   不大于3   综合评定值
  10   水洗法＜0.075mm颗粒含量(％)   0.34   不大于1
  11   冲击值(％)   7.6   不大于28   综合评定值
12   通过百分率(％)   筛孔尺寸(mm)   19   16   13.2   9.5
  实测值   97.9   75.5   8.1   0.1
  规定范围
玄武岩碎石(5-10mm)指标检测结果
表3
  序号   试验项目   测定结果   规定值(高速、一级公路)表面层   备注
  1   集料压碎值(％)   -   不大于26   综合评定值
  2   洛杉矶磨耗损失(％)   -   不大于28   综合评定值
  3   视密度(t/m3)   2.923   不小于2.6
  4   吸水率(％)   1.4   不大于2.0
  5   对AH-90支油沥青的粘附性   4   4级   综合评定值
  6   集料磨光值(BPV)   47   不小于42(BPV)
  7   针片状颗粒含量(％)   5   不大于15   综合评定值
  8   细长扁平颗粒含量(％)   2.2   不大于18
  9   软石含量(％)   -   不大于3   综合评定值
  10   水洗法＜0.075mm颗粒含量(％)   0.34   不大于1
  11   冲击值(％)    -   综合评定值
12   通过百分率(％)   筛孔尺寸(mm)   9.5   4.75   2.36        1.18
  实测值   96.9   16.1   2.9        0.6
  规定范围
在沥青路面结构中，主集料起到骨架支持作用，它的质量、力学性质以及颗粒形状都会对沥青路面结构的路用性能和使用寿命有很大影响，特别是表面层所用集料，其硬度、磨光值都有更好要求。玄武岩碎石其石质致密坚硬，具有较高的力学强度，耐磨损性能好，其集料压碎值明显优于规定值，其磨光值大于规定值，其吸水率小于规定值。表1、表2、表3所示，玄武岩碎石沥青路面完全符合高速公路、一级公路行车要求。
试验结果表明，三种不同粒度的玄武岩碎石各项指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》有关技术要求。试验证明三种不同粒度的玄武岩碎石均适合于高速公路和一级公路。
表4为玄武岩碎石与砾石这两种石料的质量指标的对比试验结果。
两种石料的质量指标对比结果
表4
  序号  试验项目   测定结果   规定值(高速、一级公路)   备注
  玄武岩碎石   砾石
  1  集料压碎值(％)   8.6   10.2   不大于28   综合评定值
  2  洛杉矶磨耗损失(％)   9.9   15.6   不大于30   综合评定值
3  视密度(t/m3)   2.929   2.569   不小于2.5
  4  吸水率(％)   0.9   1.1   不大于2.0
  5  对AH-90支油沥青的粘附性   3级   4级   不小于4级   综合评定值
  6  坚固性   2   2   不大于12   综合评定值
  7  细长扁平颗粒含量(％)   1.1   0.6   不大于15
  8  软石含量(％)   0.9   1.3   不大于5   综合评定值
  9  水洗法＜0.075mm颗粒含量(％)   0.34   0.49   不大于1
  10  冲击值(％)   7.6   8.1   不大于28   综合评定值
从两种不同的石料品质的粗集料来看，砾石的洛杉矶磨耗损失大，其坚韧性较差。玄武岩碎石的各项指标完全符合高速、一级公路的规定值。
玄武岩碎石沥青混合料1、玄武岩碎石沥青混合料2、玄武岩碎石沥青混合料3三种结构类型的沥青混合料配合比马歇尔试验结果如表5所示。
混合料配合比马歇尔试验结果
表5
  混合料类型   沥青品种   空隙率(％)   饱和(％)   稳定度(％)   流值(0.1mm)   最佳沥青用量(％)
  玄武岩碎石沥青混合料1   AH-90   3.5   75.3   9.63   28.9   4.4
  玄武岩碎石沥青混合料2   AH-90   3.4   76.9   8.03   30.3   4.6
  规范要求(高速、一级公路)   3～6   70～85   ＞7.5   20～40   -
  玄武岩碎石沥青混合料3   SBS(I～C)   3.4   80.1   6.98   34.7   6.0
  规范要求(高速、一级公路)   3～4   75～85   ＞6.0   20～50   -
从马歇尔试验结果可以看出，三种结构类型混合料各项技术指标均能满足规范的技术要求，马歇尔稳定度远远大于规范规定的要求，反映了混合料的高温抗变形能力较好，为保证路面的质量起到了良好的作用。
另外，玄武岩碎石与砾石在同一种配合比类型，同种沥青，同种温度下所得的马歇尔稳定度试验结果见表6。
表6
  试验项目  玄武岩碎石沥青混合料2   砾石沥青混合料   规范要求(高速、一级公路)
  沥青品种  AH-90   AH-90
  空隙率(％)  3.4   3.5   3～6
  饱和度(％)  76.9   75.2   70～85
  稳定度(KN)  8.03   6.17   ＞7.5
  流值(0.1mm)  30.3   28.9   20～40
  最佳沥青用量(％)  4.6   4.9
试验结果可得，玄武岩碎石沥青混合料高温抗变形的能力强，完全满足高速、一级公路的规范要求，而砾石沥青混合料马歇尔稳定度不满足高速、一级公路的规范要求，不能用于高速、一级公路，现行规范也不允许砾石用于高速、一级公路。
玄武岩碎石沥青混合料水稳定性能试验
沥青路面的破坏，在一定程度上是因为水侵害造成的，因此沥青混合料的水稳定性能也是一项重要的技术指标。马歇尔稳定度试验在一定程度上反映了沥青混合料的高温抗变形能力，而残留稳定度试验在一定程度上反映了沥青混合料的抗水害性能。残留稳定度越高，沥青混合料的水稳定性就越好。三种玄武岩碎石沥青混合料的残留稳定度试验结果见表7。
玄武岩碎石沥青混合料马歇尔稳定度及残留稳定度试验结果  表7
  混合料类型   沥青品种   马歇尔稳定度试验   残留稳定度试验
稳定度(KN) 流值(0.1mm)   浸水后(48h、60℃)马歇尔稳定度(KN)   残留稳定度(％)
  玄武岩碎石沥青混合料1   AH-90   9.63   28.9   8.71   90.4
  玄武岩碎石沥青混合料2   AH-90   8.03   30.3   7.44   92.6
  规范要求(高速、一级公路)   ＞7.5   20～40   75％
  玄武岩碎石沥青混合料3   SBS(I-C)   6.98   34.7   6.19   88.7
  规范要求(高速、一级公路)   ＞6.0   20～50   80％
试验结果表明，上述三种结构的沥青混合料残留稳定度分别为90.4％、92.6％、88.7％，都远远大于规范规定75％或80％的要求，说明沥青混合料水稳定性能较好。试验证明三种玄武岩碎石沥青混合料抗水害的性能好，路面质量好，路面防滑，产生的噪音低，完全可以用于高速公路和一级公路。
表8为玄武岩碎石的抗压强度试验与抗冻试验
表8
  序号   试验项目   实测值   规定值
  1   抗压强度(MPa)   114.2   ＞40
  2   抗冻试验   耐冻系数   82.2   ＞75 25次冻融循环
  质量损失   2.7％   ≤8
  3   SO3含量(％)   0.1   ＜1
表8所示的实测值证明玄武岩碎石的抗压强度明显大于规定值，抗压强度高，耐冻系数高于规定值，质量损失明显小于规定值，抗冻性能好。
具体实施方式
实施例1：粒度10-25mm的玄武岩碎石40.1％、粒度3-10mm的玄武岩碎石2％、砂47％、石灰石粉6.7％、AH-90型沥青4.2％。
实施例2：粒度10-25mm的玄武岩碎石23％、粒度3-10mm的玄武岩碎石19％、砂46％、石灰石粉7.6％、AH-90型沥青4.4％。
实施例3：粒度10-25mm的玄武岩碎石43.4％、粒度3-10mm的玄武岩碎石25.5％、砂14％、石灰石粉11.3％、SBS(I-C)型沥青5.8％。
玄武岩碎石沥青路面的施工方法：
玄武岩碎石沥青路面的施工方法：
1、按本发明的配料比分别称取粒度10-25mm的玄武岩碎石、粒度3-10mm的玄武岩碎石、砂和石灰石粉；
2、将称取的料装入间歇式拌合机内，进行拌合，干拌合时间不小于10s；
3、按配料比称取熔化的沥青，将熔化的沥青加入间歇式拌合机拌匀的杆料中，进行拌合，拌合时间不少于30s，以沥青均匀裹覆机中的干料为准；
4、沥青混合料的摊铺和碾压，使用摊铺机将沥青混合料缓慢、均匀连续不断的摊铺，摊铺速度控制在2-6m/min的范围内，对改性沥青混合料摊铺速度控制在1-3m/min，压路机紧跟在摊铺机后面进行碾压，压实成型的沥青路面应符合压实度及平整度的要求。

Claims (4)

1、一种玄武岩碎石沥青路面，由玄武岩碎石、砂、石灰石粉、沥青组成，其特征是：玄武岩碎石的粒度及重量百分比范围和其它组份的重量百分比范围是：粒度10-25mm的玄武岩碎石22-45％、粒度3-10mm的玄武岩碎石2-26％、砂14-48％、石灰石粉6-12％、沥青4.2-6.2％。
2、根据权利要求1所述的玄武岩碎石沥青路面，其特征是：玄武岩碎石的粒度及重量百分比范围和其它组份的重量百分比范围为是：粒度10-25mm的玄武岩碎石40.1％、粒度3-10mm的玄武岩碎石2％、砂47％、石灰石粉6.7％、AH-90型沥青4.2％。
3、根据权利要求1所述的玄武岩碎石沥青路面，其特征是：玄武岩碎石的粒度及重量百分比范围和其它组份的重量百分比范围为是：粒度10-25mm的玄武岩碎石23％、粒度3-10mm的玄武岩碎石19％、砂46％、石灰石粉7.6％、AH-90型沥青4.4％。
4、根据权利要求1所述的玄武岩碎石沥青路面，其特征是：玄武岩碎石的粒度及重量百分比范围和其它组份的重量百分比范围为是：粒度10-25mm的玄武岩碎石43.4％、粒度3-10mm的玄武岩碎石25.5％、砂14％、石灰石粉11.3％、SBS(I-C)型沥青5.8％。
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