石灰岩碎石在潭市互通路面上面层中的应用研究

肖国平，王 力，刘永贵

(沪昆高速公路潭市互通工程建设项目部，湖南湘潭 411400)

潭市互通及连接线为沪昆高速公路(G60)新增工程，互通主线变速车道采用双向四车道加变速车道高速公路标准建设，主线改造长1.067 km，设计速度100 km/h，主线路基宽26.0 m，路面为沥青混凝土结构，下面层为5.5 cm粗粒式AC－25C，中面层为5.5 cm粗粒式AC－20C，上面层为4 cm改性乳化AC－13C;互通匝道采用双向双车道和单向单车道高速公路匝道标准断面，新建匝道长2.188 km，设计速度40 km/h，双车道匝道路基宽度15.5 m，单车道匝道路基宽度8.5 m，沥青路面结构同连接线。潭市连接线采用双向两车道二级公路技术标准，设计速度60 km/h，路基宽12 m，路面为沥青混凝土结构，下面层为6 cm粗粒式AC－20C，上面层为4 cm改性沥青AC－13C。原设计上面层沥青混合料采用的粗集料为玄武岩。

1 采用石灰岩的必要性

本项目2013年8月下旬以后才进行上面层施工，离计划通车的时间很短。下半年为路面工程施工的高峰期，通车项目多，原材料供应紧张，并且玄武岩运距远，距近的料场也有400多km，玄武岩碎石到工地的单价高且供货周期长。结合上面层粗集料的指标要求，通过试验验证，充分利用本地丰富、优质的石灰岩替代玄武岩作上面层粗集料，可保证路面质量，加快进度，降低工程造价。

2 石灰岩的选择及特性

为了选择优质的石灰岩材料，对项目沿线的棋梓桥水泥厂石料厂、塘底坪碎石场、白云碎石场、韶新碎石场、成美公司采石场的设备、母材、生产场地、成品碎石的外观质量进行了现场实地考察，同时将生产的石灰石碎石进行了试验检测。结果如下:

1)棋梓桥水泥厂石料厂:场地、贮量、生产能力较大，且设备可按要求进行配置，生产过程中可对成品材料进行水洗，其母材材质较好、杂岩含量也少。

2)塘底坪碎石场:成品材料中泥块含量大、生产场地不大，且没有对成品进行分区隔离，各级料间相互串料严重，整改比较困难。

3)白云碎石场:成品材料贮量与生产能力大、比较干净、颗粒形状也较好，但母材不是纯正的石灰石，与沥青的粘附性只有4级，但满足规范要求。

4)韶新碎石场:碎石场母材为黑色石灰石，生产场地一般，颗粒形状不太好，且成品材料中含有较大的粉尘，会影响沥青与集料的粘结。

5)成美公司采石场:采石场生产设备振动筛为条形筛，各级粒径的料不清晰，设备整改较困难，且方解石含量较大、颗粒形状也不太好。

通过调查发现棋梓桥水泥厂石料厂的场地、存量、生产能力、设备均比较好，其母材材质好、杂岩含量少，且生产过程中能对成品材料进行水洗，因此，该碎石场的生产条件、规模完全满足本项目的要求。同时，开展了棋梓桥石灰岩集料的压碎值、洛杉矶磨耗值和粘附性等试验，详细试验结果见表1。由表1可看出，棋梓桥石灰岩集料的压碎值、洛杉矶磨耗值和粘附性指标分别为18.0、14.8和5级，均符合JTG F40－2004《公路沥青路面施工技术规范》中沥青混合料用粗集料质量的技术要求。另外，规范还规定，对高速及一级公路以下的各等级公路的上面层集料的磨光值没有做强制性规定，由此可知该料场石灰岩粗集料满足潭市互通项目上面层集料的技术要求。因此潭市互通、潭市连接线、水府届连接线的上、中、下面层均可采用棋梓桥水泥厂石料厂生产的石灰石碎石做粗集料。

表1 石灰岩集料基本特性试验结果

3 沥青混合料AC－13C路用性能试验

为了研究上面层AC－13C沥青混合料的路用性能，开展了马歇尔试验确定了最佳沥青用量和最大表干密度、并在最佳沥青用量的条件下进行了评价水稳定性的浸水马歇尔和冻融劈裂试验、高温稳定性的车辙试验。马歇尔稳定试验结果见表2。浸水马歇尔及冻融劈裂强度试验结果见表3。车辙试验结果见表4。由采用石灰岩的上面层AC－13C的路用性能试验结果表2～表4得知各项指标均符合JTG F40－2004《公路沥青路面施工技术规范》中沥青混合料AC－13的要求。因此采用石灰岩代替玄武岩作为上面层粗集料是完全可行的。

表2 马歇尔试验结果

表3 浸水马歇尔、冻融劈裂强度试验结果

表4 车辙试验结果

4 效益分析

由设计文件知上面层厚4 cm，计算得到上面层面积共约425 789 m2，体积为17 031 m3，假设每1 m3沥青混合料重约2.50 t，上面层AC－13C沥青混合料中粗集料所占比例约为60%，则共需粗集料总量为17 031 m3×2.50 t/m3×0.6=25 547 t。根据目前玄武岩与石灰岩市场价格，假设到拌合站价格分别为200元/t和75元/t，则采用石灰岩替代玄武岩将直接节省工程造价为25 547 t×(200－70)元/t=3 321 110元，即332.111万元。另外，由于石灰岩集料的密度小，可减轻运输重量，提高混合料的生产效率，且运距较玄武岩短很多，也节约了燃油、减少了空气污染，因此采用石灰岩代替玄武岩做上面层粗料，具有显著的经济效益。见表5。

表5 玄武岩与石灰岩价格对比表

采用石灰岩代替玄武岩作为上面层粗集料，保证了路面综合性能达标，大幅降低了工程成本，实现了工程价值与经济、社会、环境效益多赢的效果。

5 结论

本工程因地制宜，就地取材，采用石灰岩碎石作上面层沥青混合料的粗集料，减少了公路建设对玄武岩石料的依赖，缓解玄武岩石料日益紧缺的局面，取得良好的经济效益，为公路建设节约资源，降低建设成本提供了较好的范例。