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广西石灰岩集料特性调研

2016-04-01胡彬

科技视界 2016年7期
关键词:石灰岩道路工程

胡彬

【摘 要】近年来高速公路建设的飞速发展,造成玄武岩等优质集料的大量开采和使用,造成玄武岩矿产的日益枯竭,提高了工程建设成本。寻找一种替代性的路用集料对于我国公路建设有着积极的效应。石灰岩由于分布广,储量大,开采容易等优秀特性正受到越来越多道路工作者的关注。本文汇总了石灰岩在广西地区的分布情况,总结了石灰岩作为路面上面层的一些主要力学指标。结果表明,石灰岩在多数情况下可以替代玄武岩,是一种比较可靠的上面层集料,在不降低路用性能的情况下,能够更好地节约工程成本,降低造价,提高当地的经济效益。

【关键词】道路工程;矿产资源分布;石灰岩;集料特性

1 广西石灰岩地区分布特点

广西地区石灰岩一般可以分为三种:硅质石灰岩、泥质灰岩、纯质石灰岩。

1.1 纯质石灰岩类

纯质石灰岩类的石山分布面积为1万5平方公里左右,占整个广西地区裸露石山面积的1/3左右。其中多分布在都安峰丛区以及桂林阳朔一带。

1.2 硅质石灰岩类

该种石灰岩构成的石山分布面积达27841.15平方公里,占广西地区裸露石山面积的60%,几乎所有县市均有分布。其中以都安、梧州、北部湾、柳江、融安、南宁等分布最多,面积均达1000平方公里以上。

1.3 含泥质灰岩

由石灰岩夹砂页岩或火成岩构成的石山丘陵面积约26580.45平方公里,占整个广西地区面积的23%。主要分布在南丹、河池、鹿寨等地区[1]。

广西的石灰岩有矿区岩层厚度大、岩质优的特点。截至2010年底,广西省已探明的矿床地共109处。其中大型18处,中型41处,小型36处,矿点20处,累计探明储量共46亿吨。广西地质调查院罗允义研究表明广西地区现已探明储量的石灰岩矿床有大型16处、中型31处、小型25处,并综合地质法和遥感法调查发现,石灰岩总面积达到了5万多平方公里,占广西总面积五分之一,估算总量达7.2万亿吨。引进遥感技术重新进行广西石灰岩分布区圈定和资源量估算,相关统计结果如下表1所示[2]。

2 广西石灰岩的集料性能

如果将石灰岩石料作为沥青混凝土路面和水泥混凝土路面的路用材料,那么一般来说评价石灰岩的指标主要有:抗压强度、压碎值、坚固性、洛杉矶磨耗损失和磨光值等。本文有代表性的选取了广西各个不同地区石场生产的石灰岩粗集料,进行了一系列的粗集料物理力学性能调研,分析石灰岩作为路用材料的可行性和适用性。

2.1 抗压强度

抗压强度,是能够反映石灰岩相关性能的关键参数之一,决定了矿石的坚硬与否。一般认为石灰岩岩质中二氧化硅等含量比玄武岩少,其抗压强度比玄武岩相对较低,因此施工单位偏好使用密度更大,硅质矿物含量更高的玄武岩。表2为广西主要石灰岩矿场的岩石抗压强度。

从以上图表可以看出,对广西地区大量石料场的石灰岩的抗压强度值进行汇总,最大抗压强度为126.5Mpa,最小的仅仅为82.1Mpa,不过这依然大于规范要求的60MPa,属于比较坚硬的岩石,可以用于高速公路的使用条件。

2.2 坚固性能

高速公路表面层的集料长时间暴露在外界环境,虽然有沥青膜保护,但是集料本身还是要受自然环境对它的侵蚀,使集料内部发生较大的物化反应,岩石本身会发生风化,破碎和松散,影响了面层的耐久性。规范中采用集料坚固性试验来模拟集料在硫酸钠溶液多次浸泡与循环作用下抵抗硫酸钠结晶的能力,测定石灰岩集料安定性。《沥青路面施工技术规范》中对路用石料坚固性做出了明确的要求。不管是高速公路还是一级公路,或者等级比较低的公路,这些公路所使用的集料的坚固性都应≤12%。

结合调研的广西地区各石料场的石料坚固性进行统计可得,该地区石料的坚固值在2.97%-6.2%之间,大大低于规范12%的限值。所调研的石灰岩坚固性都能满足沥青路面施工技术规范中的要求。由此可以推出:广西地区石灰岩应用于沥青面层中时,在坚固性这一方面是满足规范要求的。

2.3 压碎性能

在机械荷载逐渐增大的情况下,石料抵抗压碎的能力即为集料压碎值。它是集料的一种力学指标,其值越大,其在公路工程中的适用性就越好。《沥青路面施工技术规范》对所用石料的压碎值做出了明确要求。对于高速公路及一级公路的表面层,石料的压碎值应该≤26%;其他面层所用石料的压碎值≤28%。长沙理工大学的祝明对广西省南宁市外环公路沿线碎石料场、靖那高速公路和河都高速公路所用碎石压碎值情况进行了汇总[3],可以看出,将所调研的广西地区各石料场的石料压碎值进行统计可得,该地区石料的压碎值在11.3%-22.3%之间,高于规范标准,均能够很好地满足《沥青路面施工技术规范》的要求。由此我们可以推断出:广西地区的石灰岩在应用于各等级公路的沥青面层时,在压碎值这一方面是能满足规范要求的。

2.4 磨耗性能

洛杉矶磨耗损失同样也是集料的一个重要指标,该指标能很好地反映沥青路面的耐久性和安全使用性能。磨耗值越高,说明粗集料越能经受汽车轮胎的磨耗,不至于被早早磨光,降低行驶安全性;经过统计广西主要石灰岩矿场的磨耗值[4]。将所调研的广西地区各石料场的石料磨耗损失进行统计可得,该地区石料的磨耗损失最大为25.2%,最小为15.5%。

在《沥青路面施工技术规范》中,对石料的磨耗损失主要如下:高速公路及一级公路的表面层,洛杉矶磨耗损失≤28%;其他面层,洛杉矶磨耗损失≤30%。而对于一级公路以下的公路,洛杉矶磨耗损失应该≤35%。可以推断出,均满足《沥青路面施工技术规范》中对石料应用与沥青路面面层的要求。由此可以推出:广西地区石灰岩应用于沥青面层中时,在磨耗损失这一方面是满足规范要求的。

2.5 磨光性能

高速公路路面表面层粗集料受到汽车轮胎荷载的反复摩擦,从而其表面的沥青膜被轮胎磨失,粗集料在沥青磨掉后暴露在外,经过相当时间后,道路抗滑就主要依靠粗集料了。因此,用集料磨光值来表征路面集料的耐摩擦性,当磨光值较大,对于路面来说越有积极效应。磨光值小,路面越容易被磨光,对于汽车安全驾驶越不利。而广西省所属区域作为为潮湿区,当石灰岩石料应用于高速公路及一级公路的表面层,磨光值应满足>42。从相关广西主要石灰岩矿场的磨光值汇总中可以看出,各石料场的石料磨光值基本维持在38-43,仅仅略微小于规范要求的42,而仅仅只有个别石料场的石料满足规范的磨光值要求。由此可以看出,广西石灰岩应用与沥青路面表面层时,在磨光值这一方面只有个别料场的石料满足规范要求,绝大多数的料场是不满足规范要求的。

3 结语

(1)广西石灰岩矿物储量相当巨大,分布范围广泛,分布在广西西北地区,西南地区以及东北地区,在广西省各大厂区均有分布。储量大,岩质好,开采方便将是广西石灰岩应用与沥青路面面层的一大优势,亟待开发,对于当地经济有很好的提升作用。

(2)广西石灰岩应用于沥青路面面层中时,在单轴抗压强度性能、坚固性能、压碎性能、磨耗性能等方面均能满足规范的要求,在磨光性能方面只有个别石料厂的石灰岩能满足要求。如果磨光值能够满足要求,那么在公路建设时就可以用石灰岩替代玄武岩,可以节约工程成本。建议铺设试验路进行验证。

【参考文献】

[1]李志才.广西石灰岩资源概况及其开发利用现状[J].中国区域地质,1992(03): 278-282.

[2]罗允义.广西石灰岩成矿预测、资源总量估算及综合开发利用研究[J].桂林工学院学报,2002(03):328-332.

[3]祝明.广西地区石灰岩碎石压碎值特性及对混凝土抗压强度的影响[J].长沙理工大学,2012.

[4]陈飞.高速公路沥青路面石灰岩集料表层应用技术研究[J].长沙理工大学,2013:97.

[责任编辑:王楠]

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