辉绿岩与玄武岩的路用性能比较

在沥青混合料的设计、施工中，集料岩石的种类直接影响到沥青混合料的质量。因为集料岩石的岩性直接影响到与沥青的粘附性。沥青与碱性石料，如玄武岩等岩石的粘附性较好；反之，与酸性石料如花岗岩、石英岩等岩石的粘附性者较差。此外，集料的耐冲击性和耐磨性也直接影响到道路开放后的使用功能，因此我们选择的集料岩石还要具有较长时间能保持棱角而不被磨损的能力，从而达到道路长期抗滑性能的要求。玄武岩由于能满足 以上两方面的要求，已在沥青混合料的设计、施工中得到广泛的应用，而辉绿岩应用得较少。因此分析比较辉绿岩与玄武岩的性能，用辉绿岩替代玄武岩，有利于解决料源问题，又可降低造价。巍立路桥尝试从工程实例来探索怎样利用辉绿岩得到合理的级配，并与玄武岩进行比较，来满足道路使用性能要求。

1 辉绿岩与玄武岩的基本性能

岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类 。常见的玄武岩、辉绿岩、花岗岩、安山岩属岩浆岩；石灰岩、砂岩、石英砂岩则属沉积岩。岩浆岩是岩浆冷凝固后形成的岩石，主要由硅酸盐物质组成。根据层位的不同，岩浆岩有深层岩、浅层岩和喷出岩之分。层位对岩石的结构和构造有很大影响。辉绿岩：属岩浆岩中的侵入岩，粒度较细，颜色较深，多为深灰或黑色，风化后岩石呈浅绿色、灰绿色。湖州辉绿岩颜色呈灰色、黑灰色，为细粒结构、块状构造，主要以辉石、长石为主，岩石中有后期裂隙穿插，岩石蚀变强烈。

玄武岩：属岩浆岩中的喷出岩，成分以辉石和斜长石为主，一般呈黑色、暗灰、灰绿等色。镇江茅迪花山玄武岩颜色为深灰色，呈致密块状 。

1．1 岩浆岩(即火成岩)的化学成分 ：

一般来说，岩浆岩以二氧化硅含量为划分标准，包括以硅、铝为主的酸性岩和以钙、 镁为主的碱性岩。

其中：

二氧化硅含量在66％以上为酸性岩，如：花岗岩、花岗斑岩、流纹岩。

二氧化硅含量在52％-66％为中性岩 ，如：正长岩、闪长岩、安山岩、粗面岩 。

碱性岩中二氧化硅含量在5 2％以下则为基性岩，日本称为盐基性岩，通称碱性石料 。包括：辉长岩、玄武岩、辉绿岩、斑砾岩等都为盐基性岩；其他为超基性岩，如：橄榄岩 。

本文比较的湖州辉绿岩与镇江花山玄武岩的化学成分，通过在显微镜下观察：

湖州辉绿岩由辉石、斜长石及蚀变矿物组成，其中：( 1 ) 辉石为粒状，灰黑色，现在大部分为其它暗色矿物如绿泥石、绿帘石所替代；( 2 )斜长石为粒状，斑晶中长石成分为 中长石，基质中为中～更长石；( 3 )蚀变矿物，对于辉石蚀变矿物为绿泥石、绿帘石等， 对于斜长石蚀变矿物为钠长石、钠云母；基质中有大量的方解石、绿泥石等矿物的穿插和分布。就矿物含量而言：辉石为20％左右；斜长石为30％左右；蚀变矿物在50％左右 。

镇江花山玄武岩为多斑结构，基质中的矿物颗粒大小不一，有的用肉眼可以分辨，有的用肉眼不可分辨，但在显微镜下可以看出晶粒呈间粒间隐结构。斑晶主要由橄榄石、 辉石组成，斑晶均呈粒、柱状，粒径在0.1 – 0.7 mm，表面新鲜，少量沸石化、蛇纹石化，使铁镁矿具波状消光现象。基质中斜长石细长条状，杂乱分布，在斜长石形成的格架中，辉石颗粒镶嵌其中，基质中尚有未结晶的玻璃质。岩石中还可见少量磁铁矿、磷辉石等副矿物 ， 星散分布。矿物含量是：橄榄石、辉石在55％-60％；斜长石在15％~ 20％；玻璃质在20％～25％；磁铁矿<3％；磷灰石含量为1％。

1.2 湖州辉绿岩与镇江花山玄武岩的基本性能



1.3分析

我国规范要求：用于沥青面层的粗集料应该洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度、耐磨耗性；粒径规格要满足施工技术规范的要求；粗集料应具有良好的颗粒形状； 路面的抗滑表层集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不能选用筛选砾石、矿渣及软质集料；对于粗集料如属酸性则要添加抗剥落剂，而细集料如属酸性则不宜用于高 等级公路。从以上性能比较中可以看出，辉绿岩与玄武岩均具有抗压强度高、耐磨耗(磨光值相差不多)、坚硬的特点。此外，玄武岩则比辉绿岩密度大。总的来说，二种岩石的基本性能差别不大，所以辉绿岩用于沥青路面工程是没有问题的。

2 混合料级配设计

2.1 级配要求

以江苏常熟到福山的公路沥青混合料设计为例：沥青上面层采用Sup一13型沥青混合料密级配，粗集料采用湖州西园的辉绿岩。沥青混合料级配要求如表2.



2.2 级配组成

常福公路的上面层厚度4cm，根据上面层各档集料(其中细集料呈灰色)筛分结果，得出的级配组成见表3。





根据以上级配和空隙率为4％时，计算得出沥青含量(内掺)为5.1％左右，并按 照沥青含量4.5％、5.0％、5.5％制件，进行试验，得出空隙率为4.0％时，沥青含量为5.0％。此时矿料间隙率VMA=1426％>14％，符合要求；沥青填隙率V F A=71.88％>65％，符合要求。因此取Sup-13的沥青含量为5.0％。

3 湖州辉绿岩与镇江花山及金石磊玄武岩沥青混合料对比试验

在常福公路、苏嘉杭高速公路江苏南段及北段的设计中都采用了Sup一13级配并掺加Q4％抗剥落剂，但对于上面层粗集料则分别采用湖州辉绿岩、花山玄武岩和金石磊玄武岩。现用在室内试验以 Q 4 9 6 的空隙率为 目的而确定的

各自用油量条件下来比较三种集料对于沥青混合料各种性能的影响。其中马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂试验根据公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (ITJ052—2000)规定试件成型时要双面击实75次和50次，但为真实反映现场实际情况，在制件时采用双面击实40次，尽可能将试件空隙率控制在右。

3.1 马歇尔试验结果







注：1为浸水48h加抗剥落剂，浸水0.5h不加抗剥落剂；2为未加抗剥落剂；



注：1为非冻融；不加抗剥落剂；2为冻融，加抗剥落剂；3为冻融，不加抗剥落剂；

从以上各项性能比较可以看出，采用辉绿岩和玄武岩做沥青面层粗集料，对于75次双面击实马歇尔试验的各项指标都不相上下，并都能满足各项性能求。因此都能作为上面层的材料进行使用。但二者仍有所区别：

(1)从动稳定度试验结果可以反映出在常福公路,集料采用辉绿岩，沥青由于采用 的是ESSO70#重交沥青，所以动稳定度较差，但仍符合规范大于800次／mm的要 求,若采用改性沥青，其值将会提高。

(2)从残留稳定度试验结果分析采用玄武岩的苏嘉杭两段高速公路试件抗水损害能力较好,而采用辉绿岩的常福公路试件次之,显然这与前者采用改性沥青而后者采用重交沥青有关。同样,在冻融劈裂试验的结果也反应了这一点。但需要注 意到如采用这三种岩石作粗集料，都需要添加抗剥落剂才能满足要求。

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