山东公路技师学院 山东济南 250000
摘要：近年来，随着国家“一带一路”倡议实施，中非双方合作进一步深化，一个个项目和工程在非洲落地，技术培训和文化交流次第展开。加快公路等基础设施建设，是非洲各国实现互联互通的重要途径，对非洲国家的经济发展，起到了重要的作用。文章中，针对非洲花岗岩的特点，结合当地气候等实际情况，对耐久性花岗岩沥青路面技术研究的目的、意义以及国内外的相关研究成果做了详细的阐述。
关键词：沥青路面；花岗岩；应用研究
近年来，非洲国家积极响应中国“一带一路”倡议，中非在共建“一带一路”框架下加快推进全方位合作，实现发展战略对接。非洲是一个充满活力的大陆，陆地面积3029万平方公里，拥有世界上最重要的53种矿产和一些稀有战略资源，但是大部分非洲国家的基础设施十分落后，道路建设亦是如此，境内主要城市之间以土路为主，道路等级很低，每逢雨季，通行十分困难，严重制约当地经济发展。尽管非洲现有高等级公路数量很少，但公路建设规划非常宏大。市场前景非常广阔。
1研究的目的、意义
公路建设需要消耗大量的矿产资源，如石油、石材等。非洲拥有丰富的矿产资源，其中当地石材以花岗岩为主。花岗岩作为一种深成火山岩，具有石质坚硬、致密、耐磨性好、骨架嵌挤作用突出等优点；除此之外，花岗岩的热膨胀系数小，具有体积稳定、不易变形等特点，其优异的力学性质能够充分满足高等级公路的应用技术要求。但是花岗岩系属酸性，其主要成分SiO2的含量约为65%~85%，与沥青间的粘附性极差，当采用花岗岩作为路用集料铺筑沥青路面时，容易导致花岗岩表面的沥青膜剥离，进而产生掉粒、松散、坑槽等水损害现象，影响行车的舒适性；除此之外，非洲一些国家地处赤道附近，紫外线照射强，全年平均气温高、降雨量集中，其独特的气候条件和地理位置加速了沥青的老化与沥青路面水损坏病害的产生，降低沥青路面的耐久性，缩短沥青路面的使用寿命，增加养护成本。
2主要研究内容的方向
（1）调研、搜集国内外酸性集料沥青混合料研究现状、成果，以及当地项目沿线气候、自然环境、料源状况，重点检测沿线集料的成分、质量技术指标等。
（2）研究不同粘附性试验方法与花岗岩沥青路面长期路用性能的关系，开发出一套能够评价抗剥落材料长期耐久性的粘附性评价试验方法。研究适合当地高温多雨、紫外线辐射强烈等典型气候特征的沥青混合料平衡设计体系，达到高温、水稳定和疲劳性能的平衡。
（3）研究花岗岩填料对沥青胶浆路用性能的影响规律，提出该填料应用于花岗岩沥青混合料的可行性方法。开发实现花岗岩沥青路面长期耐久性的高性能增强剂材料和工艺。
3查新情况及国内外研究情况
（1）欧美等发达国家的相关研究
欧美等发达国家和地区在沥青与酸性集料的粘附性和混合料的水稳定性方面投入了较多的科研经费开展研究，并取得了大量可供借鉴的成果，其中较为突出的是美国“战略公路研究计划”（SHRP）项目。美国于1988年开始实施的SHRP计划项目，其中就包括研究沥青的水敏感性能、沥青与集料的配伍性研究。其中，推荐使用SHRP净吸附法作为试验方法及评价标准；在项目的研究报告中系统地分析了不同品种、不同成分的抗剥落剂对集料与沥青的粘附性的影响，同时为了提高水稳定性，使用消石灰等活性矿粉得到了美国大部分州的认可，部分州将掺加消石灰作为沥青混合料生产的常规操作。
20世纪90年代，美国联邦沥青路面局指出，同时使用两种不同的抗剥落剂的混合料的粘附性比单独使用一种抗剥落剂的效果更好，混合料的水稳定性会更好，两种抗剥落剂能互相提高产生叠加效应。研究得出掺加消石灰和液体抗剥落剂能明显改善沥青与集料的粘附性。不过抗剥落剂中的化学物质在自然环境下，经过长时间的作用会产生一定的分解和失效，从而导致其耐久性差。据此，在对混合料进行冻融劈裂试验时，美国AASHTO T283-98方法提出试件需要在室温下试件放置72h~96h，我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）（T0729-2000）的冻融劈裂试验“条文说明”中明确提出：添加抗剥落剂的马歇尔试件进行冻融劈裂时需长期老化，这和美国的试验方法有所区别，但目的都是为了测试抗剥落剂的耐久性。
（2）亚洲其他国家的相关研究
在亚洲，日本公路行业的规范内，在改善路面水稳定性能方面有以下规定：“为提高沥青混合料的水稳定性能，可使用石灰、水泥，也可以使用胺类、酰胺类活性剂或抗剥落剂”，而且规定掺加抗剥落剂和消石灰、水泥的质量比例范围等。韩国江原大学科研团队研究了花岗岩和石灰岩沥青混合料的低温抗裂性能，发现温度在-30℃～-5℃之间时，随着温度下降，沥青结合料和集料的收缩变形系数不同，两种集料的沥青混合料弯曲劲度模量都会下降，但花岗岩沥青混合料抗弯拉性能要更好。
（3）我国的相关研究
国内随着玄武岩、石灰岩等优质筑路材料的开采过度和价格抬升，国内部分科研机构和高校对酸性岩石进行了一定的研究，对花岗岩的研究和使用正日益频繁。长安大学陈实和沙爱民针对广东珠江三角洲地区盛产花岗岩的实际情况，以花岗岩和基质沥青为研究对象，以界面粘附性理论为基础进行试验，得出以下结论：沥青组分中沥青质和胶质粘附性最好，基质沥青在加入SBS改性剂后组分发生化学变化，胶质和沥青质含量增加，粘附性提高；沥青酸值越大，沥青的绝缘强度越小，蜡含量越低，与集料的粘附性越好。武汉理工大学黄旭和吴少鹏对花岗岩通过水煮试验法，测试沥青粘附在花岗岩集料表面上的剥落率，得出花岗岩经过消石灰或水泥饱和溶液处理后，沥青在花岗岩上的剥落率变小。湖南大学刘涛和曾梦澜通过室内试验，探讨了包括消石灰、水泥、抗剥落剂在内的多种添加剂改善各种沥青混合料水稳定性的不同方法，得出结论：不同的集料水稳定性结果相差较大，无添加剂时，花岗岩沥青混合料水稳定性最差而不能满足使用要求，玄武岩沥青混合料水稳定性中等而不一定能满足使用要求，石灰岩沥青混合料水稳定性最好，可以满足使用要求。对花岗岩沥青混合料添加外加剂发现，在短、长期使用效果方面，无机添加剂效果明显好于有机抗剥落剂。
4结束语
综上所述，花岗岩在沥青路面的应用研究具有良好的研究基础与广阔的应用前景，在充分发挥花岗岩性能的基础上，结合当地的矿产资源分布情况与气候条件，就地取材，因地制宜，从材料本身、配合比设计等角度出发，改善花岗岩与沥青的粘附性能，增强沥青与花岗岩间的抗剥落能力，防止花岗岩沥青路面出现水损害等病害，提高花岗岩沥青路面的耐久性，将中国技术、中国经验应用到当地的项目建设中，对促进当地道路建设和交通运输业的发展具有重大意义。
参考文献：
[1]美国“战略公路研究计划”（SHRP）
[2]中国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）
[3]陈实、沙爱民.珠江三角洲地区花岗岩沥青混凝土应用研究
[4]黄旭、吴少鹏《花岗岩薄层罩面沥青混合料性能试验研究》
[5]刘涛、曾梦澜《含添加剂沥青混合料老化后的水稳定性》