摘要：在我国，我国的高速公路路面所采用的材料大多为沥青，沥青因其各方面的性能相对于其他材料较高，所以广受人们的青睐。本文详细研究和分析了高速公路中沥青路面出现病害的各类原因,结合高速公路沥青中、下面层采用花岗岩集料，掺加水泥替代沥青混合料抗剥落剂措施，通过原材料管理、配合比设计、沥青混合料生产及施工各环节严格质量控制，检测结果表明，花岗岩集料修筑的路面路用性能良好，社会经济效益显著，为类似地区高速公路沥青路面应用提供参考。
关键词：花岗岩；水泥；沥青混合料水稳性；施工过程控制；路用性能
随着我国高速公路迅猛发展，沥青路面常用集料如石灰岩、玄武岩等，由于地域分布不均，局部地区储量不足，不能满足当前高等级公路沥青路面的建设需求。花岗岩在我国分布较广，其中广东、福建、广西、湖北、安徽以及东北等地区储量尤其丰富，且具有结构致密、质地坚硬、耐磨、抗磨耗等特点，但花岗岩与沥青粘附性较差，用花岗岩集料生产沥青混合料水稳性能不足，容易产生沥青膜剥落导致路面松散、坑槽等水损坏，这一特征限制了花岗岩在沥青路面中的应用。为解决这一难题，国内外对改善花岗岩等酸性集料水稳性能开展深入研究，如采用抗剥落剂、掺加消石灰粉等措施，成效显著，但抗剥落剂售价高仅在沥青上面层采用，消石灰粉市场供应混乱，质量难以控制。鉴于此，本文结合花岗岩在高速公路沥青路面中的应用实践，总结花岗岩沥青混合料的应用效果及经验，为类似地区高速公路沥青路面建设提供参考。
1沥青路面中较为常见的病害
一般来说，高速公路的沥青路面主要是由基层和面层组成，在路面层中使用的材料主要是以沥青为主，在其中混合一些粗、细集料和矿粉等材料。就整体效果来看，沥青路面相对于其他材料而言，其强度高、易于平整，而且在防水和抗滑性方面来看就有较高的优势，所以，沥青路面在高速公路中的市场上占有一定的比重。然而沥青材料在制作过程中容易出现质量方面的问题，很多供应商的制作工艺的不同间接影响了沥青材料的质量。不仅如此，沥青材料也会受到设计方案与施工方案的影响，从而给产生病害留下了隐患。
1.1路面裂缝
裂缝分为块状裂缝、横向裂缝和纵向裂缝。块状裂缝初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝，而后，在纵缝间出现横向和斜向连接缝，形成缝网。块状裂缝形成的主要原因：(1)路面局部强度不足，基层软化，稳定性不良等引起。(2)沥青路面老化变脆，也会成块状裂缝。横向裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩，逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。横向裂缝形成的主要原因：(1)材料收缩引起横向裂缝。一方面在基层成型过程中，因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂，冬季寒冷，因此这种裂缝较明显。(2)沥青及混凝土的温缩引起的裂缝，我省温差较大，温缩裂缝亦较严重。(3)差异沉降引起的横向裂缝。在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处，因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂，并反射到沥青面层，形成横向裂缝。
1.2路面车辙
对于高速公路来说，其主要承受的就是车辆的荷载，车辆的荷载较大，经常会在沥青路面留下车辙，车辙主要是呈带状的凹槽形式，若没有及时修复的话，则会在车辙的两侧产生变形，从而影响人们的交通出行。一般来说，车辙这类病害对沥青路面造成的是永久性伤害，几乎不能恢复原样。专业人员根据相关规定将车辙病害划分为了三种情况，分别为轻微、较严重和很严重。
2高速公路沥青路面病害成因
2.1沥青路面结构设计存在问题
对于沥青路面来说，不仅需要满足人们的需求，而且还需要满足一定程度的渗水要求。相关人员在设计过程中，必须要注重路面结构的合理性，应在沥青面层的下面设置防水层，减少雨水的渗透。而且还需要根据地区的要求来选择恰当的沥青混合料，以此来提高路面的抗渗性。不仅如此，相关人员在选择材料过程中，首先要选择满足级配要求的且空隙较小的混合料。
2.2检验原材料不严格
相关人员在组织施工之前，必须要对施工所需要的材料进行检测，只有检测合格的材料才可投入使用。在计算混凝土的配合比的过程中，必须要按照相关标准，对于沥青的使用量和矿粉的用量都需要进行严格把控，否则会出现一系列的早期病害。在组织施工的时候，相关人员在对沥青混合料进行加热的过程中，需要严格把控温度，避免出现温度过高从而使得沥青出现老化现象的发生。
2.3养护方法不当
高速公路的沥青路面在后期使用过程中，经常会出现路面松散的情况，这是因为路面长期受到汽车荷载而产生的一种情况，这在无形之中就增加了坑槽病害发生的概率。相关人员若没有重视此类问题的话，则会产生不可预估的后果。除此之外，相关人员若没有对路面采取正确的养护方式，那么也很容易使得路面产生裂缝。
3 工程概况
高速公路路线全长64.561km，设计速度100km/h，下面层采用8cm厚GAC-25结构，中面层采用5.5cm厚GAC-20C结构，上面层采用4.5cm厚GAC-16C结构。项目沿线花岗岩分布广、储量大，石灰岩、玄武岩资源奇缺，施工初期选用了60km以外的闪长岩碎石作为沥青路面集料，因运距远、价格高，加之环保部门的严格管控，断供现象时有发生，严重制约工程进度。经过反复研究论证，确定采用隧道洞渣花岗岩加工碎石，作为沥青路面集料，同时添加水泥替代抗剥落剂，改善沥青混合料的水稳性能。
4原材料性能指标
4.1沥青
沥青下面层采用A级70号石油沥青，沥青中上面层采用SBSI-D改性沥青
4.2花岗岩粗集料
花岗岩弃渣生产的4种规格集料，分别为10～25mm、10～20mm、5～10mm、3～5mm，经过各项技术指标检测结果得知，花岗岩集料各项指标满足设计要求，其中花岗岩集料经水泥、矿粉改性后，粘附性指标由原3级提高至4级和5级，满足沥青下面层及中面层设计要求。同时也发现，花岗岩加工成碎石针片状偏多，尤其5～10mm规格料针片状含量偏大，花岗岩碎石中石英晶体颗粒含量偏大。
4.3细集料
细集料采用0～3mm石灰岩机制砂，由主要技术指标检测结果可知，机制砂的砂当量、石粉含量指标虽符合要求，但已接近设计要求临界值。
4.4沥青混合料性能检验
沥青中、下面层生产配合比混合料各项性能检验结果表明，沥青混合料动稳定度、残留稳定度、冻融劈裂强度比、渗水系数以、低温弯曲破坏应变及肯德堡飞散损失等均满足设计要求。
5施工生产控制
5.1石场生产质量控制
（1）花岗岩集料采用三级破碎工艺，分四档料加工生产。在鄂式（第一级）破碎机与圆锥（第二级）破碎机之间加入5mm振动筛，过滤5mm以下颗粒，控制针片状颗粒含量，最后一级破碎采用了双反击腔破碎机，用以提高集料整形效率。
（2）分级挑拣石材，综合利用花岗岩弃渣。优选裂隙少、色泽一致、石英晶体成分少的毛石用于沥青面层材料，次级毛石用于基层、底基层、垫层等材料。
（3）花岗岩坚硬、耐磨、表面粗糙，会加速破碎设备磨损，影响碎石粒径均匀、稳定，应经常观察牙板、筛网的磨损程度，磨损严重时必须及时更换。
5.2后场质量控制
（1）加强进场材料抽检及使用过程监管。沥青进场应逐车抽检，使用时每天应取样检验三大指标。花岗岩集料每天应抽检针片状、杂岩（石英结晶颗粒）含量，机制砂每天抽检砂当量、石粉含量及含水率。
（2）加强原材料存储管理。不同规格集料应分仓堆放，严格控制料堆高度（≤5m），料仓及拌和机料斗上方应遮盖防雨。沥青储存温度应控制在合理范围，基质沥青宜为130℃～140℃，改性沥青150℃～160℃，且应加强温度监测。矿粉、水泥应及时入罐存放。
（3）随时在线监测拌和楼设备的矿料用量、油石比、拌和时间及温度。施工期间定期对拌和楼计量、控制系统进行校核，同时检查拌和楼筛网破损、堵孔以及除尘效果，确保拌和过程中供料稳定。
（4）随时观察花岗岩沥青混合料是否存在离析、花白料、油团等现象，一旦出现应予废弃。试验室每工作班至少2次抽取样品，进行沥青含量抽提试验及矿料级配分析，验证在线监测数据，并制作试件进行马歇尔和肯德堡分散试验，测定空隙率、稳定度、流值以及试件飞散损失指标。
5.3前场施工质量控制
（1）拌和楼熟料仓放料时，车辆应前后移动3次进行装料，最大限度减少装料离析。车辆卸料时不能碰撞摊铺机，起顶高度不应过高，仰角控制在400以内，由摊铺机推动缓缓前行，使沥青混合料整体下滑至摊铺机斗内，避免粗料滚动离析。
（2）沥青混合料布料高度不宜超过螺旋布料器高度的2/3，并保证布料器匀速向两侧供料，布料器端部距物料侧面挡板距离应在10～30cm，前挡板底部挂设柔性挡板，以防止沥青混合料竖向离析。
（3）摊铺过程中严格检测车辆、布料器、受料斗两侧的混合料温度，对于温度不合格的混合料应予废弃，不得强行摊铺碾压。松铺厚度确定后不宜轻易调整，摊铺速度控制在2～3m/min，对红外线找平系统应格外注意保护及不可轻易扰动，保证摊铺时平整度。
（4）沥青混合料应在高温条件下紧跟碾压，碾压组合为：初压采用两台13t以上钢轮压路机各弱振一遍，一台前静后振一遍，一台前振后振一遍；复压采用三台13t以上钢轮压路机各强振两遍，再用两台30t以上胶轮压路机各碾压两遍；终压采用一台13t以上钢轮压路机静压两遍，消除轮迹。
6路用性能检测
花岗岩沥青混合料下面层、中面层完工后，对结构层的压实度、弯沉、平整度及渗水系数等指标进行了检测，为了检验花岗岩用于上面层的可能性，在摊铺中面层试验路时，专门检测了结构层构造深度、抗滑性能。从检测结果可知：沥青下面层、中面层的压实度、弯沉、平整度及渗水系数指标满足规范及设计要求，局部位置渗水系数超标问题，均已进行了返工处理，交工验收评定合格；沥青中面层试验路构造深度、抗滑摩擦系数达到了沥青表面层设计要求，验证了掺水泥改性的花岗岩沥青混合料可用于上面层材料。
7 结束语
在我国，我国的高速公路路面所采用的材料大多为沥青，沥青因其各方面的性能相对于其他材料较高，所以广受人们的青睐。本文详细研究和分析了高速公路中沥青路面出现病害的各类原因,结合高速公路沥青中、下面层采用花岗岩集料，掺加水泥替代沥青混合料抗剥落剂措施。高速公路沥青路面采用花岗岩集料，掺水泥作为抗剥落剂，其沥青混合料水稳性能满足要求，路用性能良好，为类似地区花岗岩在沥青路面中的应用提供如下经验参考。
（1）花岗岩沥青混合料掺水泥时，应选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，掺量为矿料总量1%～3%，具体应根据集料粘附性和沥青混合料三阶段配合比试验结果综合确定。
（2）花岗岩中常夹杂石英石晶体，对沥青粘附性差，石场应精心挑选毛石原料，对晶体富集的毛石应予剔除，碎石中的晶体颗粒含量应严格控制。花岗岩加工成碎石针片状偏多，应通过破碎、筛分工艺予以调整，减少针片状颗粒含量，重点控制5～10mm规格集料。
（3）花岗岩沥青混合料细集料应选择石灰岩机制砂，且应对其石粉含量严格控制。矿粉宜选择工厂生产的碳酸钙粉，且要求碳酸钙及氢氧化钙含量高。
（4）花岗岩沥青混合料配合比设计应重点检验水稳性指标，除检验马歇尔残留稳定度、低温弯曲破坏应变等指标，同时应增加肯德堡飞散损失指标检验。
（5）针对花岗岩集料特性，沥青路面施工过程中，应加强拌和楼原材料管理、成品检验及沥青混合料运输、摊铺、碾压等过程质量控制。
（6）花岗岩储量丰富，采用花岗岩集料修筑沥青路面，技术条件日趋成熟，社会、经济效益不言而喻，适宜大量推广应用。
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