施喜孝

（中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524099）

1 工程概況

喀麥隆克里比疏港高速公路工程位于非洲中西部，施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件欠佳，基底地層頂部以粉（砂）質(zhì)黏性土、片麻巖殘積土及砂土居多。鑒于現(xiàn)場(chǎng)施工條件的特殊性，瀝青混合料生產(chǎn)中使用了適量片麻巖酸性巖集，將此部分作為集料而使用，但生產(chǎn)所得的瀝青黏附性較差，易發(fā)生膠凝剝落的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面的正常使用。

2 酸性集料與瀝青道路施工質(zhì)量的關(guān)系

酸性集料的主要特征在于其外部存在豐富的未飽和鍵，當(dāng)材料與水接觸后將通過(guò)氫鍵等方式混合為整體，但并不具備與游離的鍵高效融合的能力，因此，在投入使用后極易出現(xiàn)脫落，嚴(yán)重影響路面的穩(wěn)定性。一般而言，石料的酸堿性按巖石中SiO2含量的大小，可分為堿性石料、中性石料、酸性石料3 種巖性，且酸性集料的堿度模數(shù)M 數(shù)值小于0.6。

本工程中，瀝青混凝土分布大量的白點(diǎn)裂縫，其主要成因在于：

1）碎石材料質(zhì)量欠佳，其中石英、云母以及石英石的含量相對(duì)較高，在高溫環(huán)境中受外力的作用易處于破碎狀態(tài)，由此形成 “白點(diǎn)”。工程施工選用的云母片麻巖具有酸性特質(zhì)，因此，在與瀝青混合后難以形成穩(wěn)定的黏附關(guān)系。

2）施工所用的瀝青抗剝落劑用量未得到有效的控制，導(dǎo)致瀝青與集料的黏附效果相對(duì)較差；攤鋪工藝不合理，如施工溫度偏低，導(dǎo)致瀝青的動(dòng)力黏度明顯偏小，不具備足夠的黏附性，在經(jīng)過(guò)輕微的碾壓處理后將發(fā)生瀝青剝落現(xiàn)象。

3 改善酸性集料性能的相關(guān)試驗(yàn)及具體措施

3.1 試驗(yàn)材料的選擇

試驗(yàn)材料的選擇，會(huì)直接影響后期基層路面的實(shí)際施工。因此，在材料方面的選擇，除抗剝離劑和其他不同的摻劑外，還需從集料本身和瀝青的性質(zhì)入手，并采取一定的措施以降低材料本身的酸性，來(lái)提高道路的耐久性和使用性。首先，是瀝青的選擇，瀝青本身的黏度是集料與瀝青相互黏合的基礎(chǔ)，其黏度越大，抗剝離性能也就越好。其次，是混合材料的挑選，從以往的經(jīng)驗(yàn)可知，SiO2含量的高低是導(dǎo)致集料剝離的直接因素。對(duì)于酸性集料來(lái)說(shuō)，SiO2的含量高于66%時(shí)耐磨性欠佳，表面也都帶有負(fù)電荷，易剝落，不利于基層路面的施工，所以在施工前要通過(guò)一定的試驗(yàn)，加入定量的、表面帶正荷且具有親油性的堿性材料，通過(guò)拌和將其表面堿性化，降低針入度，以此來(lái)增加瀝青和礦料間的黏結(jié)度，從而更好地適用于基層路面的施工。

本次試驗(yàn)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇質(zhì)量良好、采購(gòu)便捷的材料，瀝青為JOIL 牌A-50，通過(guò)對(duì)該材料的性能檢驗(yàn)后得知其各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)良好，達(dá)到A 級(jí)50 號(hào)道路石油瀝青質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。所有集料都產(chǎn)自Eboudja 石場(chǎng)，填料為CINAF CPJ35水泥。高模量劑采購(gòu)于法國(guó)的PR INDUSTRIE 公司，并使用BA3 型抗剝落劑。

3.2 具體改善措施

3.2.1 石英集料加熱時(shí)的性能試驗(yàn)

PK12 瀝青熱拌和站內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成中，熱料倉(cāng)為重要部分，其具有篩分的作用，從該處選擇16～19mm、19～26.5mm的集料，將其用于試驗(yàn)分析。為消除外界因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的不良影響，將樣品沖洗干凈，經(jīng)過(guò)烘干處理后使其達(dá)到恒重狀態(tài)，并均勻分為4 組。其中，設(shè)置第1 試驗(yàn)組，均由無(wú)摻雜任何石英的集料組成，烘干溫度105℃；第2、第3 組均為石英摻雜的集料，兩者材料組成保持一致，有所不同的是烘干溫度，依次為105℃、135℃；剩余的第4 組則為對(duì)照組，選用的是挑選的石英集料，其烘干溫度為180℃。依據(jù)JTG 142—2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)范組織試驗(yàn)，所得結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)表1 可知，第1 組的磨損值相對(duì)其他3 組較小，含有石英的集料存在較明顯的磨損現(xiàn)象，雖然溫度對(duì)磨損值具有影響，但其幅度極為微弱。由此表明，集料中含有易磨損的石英組分是導(dǎo)致“白點(diǎn)”的關(guān)鍵原因。

3.2.2 瀝青與集料的黏附性試驗(yàn)

根據(jù)JTG F 40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[1]的相關(guān)規(guī)定可以得知，其對(duì)于高速公路沿線潮濕地段（判斷指標(biāo)為年降雨量，應(yīng)當(dāng)超過(guò)1 000mm）的粗集料與瀝青黏附性都提出較高的要求，即除了表面層外的剩余結(jié)構(gòu)層所用材料的黏附性必須達(dá)到4 級(jí)或更高[2]。此外，分別進(jìn)行4 組試驗(yàn)：取瀝青與集料，對(duì)各自的黏附性展開(kāi)分析，未摻入抗剝落劑視為試驗(yàn)1，摻入抗剝劑則視為試驗(yàn)2；再設(shè)置試驗(yàn)3、試驗(yàn)4 兩個(gè)組合，選取含有抗剝落劑且經(jīng)過(guò)老化的瀝青，不同的是試驗(yàn)3 使用未摻入石英的集料，試驗(yàn)4 使用摻入石英的集料，由此對(duì)其黏附性展開(kāi)探討。

表1 粗集料磨耗試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)所得試驗(yàn)結(jié)果可知：試驗(yàn)2 在黏附性方面的表現(xiàn)明顯優(yōu)于試驗(yàn)1；試驗(yàn)3 中選用的是老化瀝青，同時(shí)其含有抗剝落劑，該材料與集料的黏附性雖然有所變動(dòng)但幅度較為微弱，可滿足要求，并且具有加熱穩(wěn)定性好的基本特性；試驗(yàn)4的瀝青材料雖然與試驗(yàn)3 并無(wú)差別，但其選用的是摻入石英的集料，導(dǎo)致黏附性大打折扣（見(jiàn)表2）。

表2 瀝青與集料黏附性試驗(yàn)對(duì)比

因此，抗剝落劑的工程性能優(yōu)良，將其摻入瀝青后，有助于增強(qiáng)瀝青與集料的黏附性，并且在熱穩(wěn)定性方面的表現(xiàn)也較為良好，即便在較高的溫度環(huán)境下其依然可以正常使用。但由于石英的存在，瀝青的黏附性明顯不足。

3.2.3 瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)

進(jìn)一步對(duì)瀝青混合料用車(chē)轍的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)（見(jiàn)表3）。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于不存在任何瀝青抗剝落劑的組別而言，其具有的馬歇爾殘留穩(wěn)定性未達(dá)標(biāo)，同時(shí)在真空飽水馬歇爾殘留穩(wěn)定度方面的表現(xiàn)也相對(duì)較差，表明該組混合料不具備良好的水穩(wěn)定性；若摻入抗剝落劑，此時(shí)2 項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)，瀝青混合料具有相對(duì)較好的水穩(wěn)定性；對(duì)于經(jīng)過(guò)老化后的組別，其在真空飽水馬歇爾殘留穩(wěn)定度方面的表現(xiàn)良好，短期的老化，對(duì)水穩(wěn)定性未造成明顯影響。

表3 瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

3.2.4 優(yōu)化瀝青混合料配合比及施工工藝

集料在含有較多石英的情況下將對(duì)其工程性能造成影響，為解決此問(wèn)題，試驗(yàn)人員在集料母材中精心挑選，獲得含有較少石英的母材，將其投入到集料生產(chǎn)中。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析得知：為有效避免基層“白點(diǎn)”現(xiàn)象，最為關(guān)鍵的是挑選高質(zhì)量的母巖，盡可能減少石英的含量；并以實(shí)際施工情況為準(zhǔn)，優(yōu)化瀝青混合配比，以確保粉膠比控制在許可范圍內(nèi)，從而增強(qiáng)瀝青混合料的工程性能，使其在高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性方面都具有較好的表現(xiàn)；適當(dāng)提升出料溫度，保證瀝青與集料可得到充分的混合，使生產(chǎn)所得的混合料具有更強(qiáng)的黏聚性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，“白點(diǎn)”裂縫是案例工程中極為普遍的質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)降低集料中石英含量，添加適量的抗剝落劑等工藝，可以有效消除“白點(diǎn)”裂縫現(xiàn)象，提升施工質(zhì)量效果，耐久性、安全性等方面也得到改善，值得同類工程借鑒。