孫久民，孫莉萍

(河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋工程系，河南鄭州450005)

0 引言

微表處(Micro-Surfacing)是國外在稀漿封層技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù).按照國際稀漿罩面協(xié)會(huì)(ISSA)對微表處的定義：微表處是一種由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和外加劑按合理配比拌和并均勻攤鋪到已適當(dāng)處理過的路面上的薄層.它應(yīng)能滿足攤鋪不同截面厚度(楔形、凹形)的要求，不同瀝青用量和不同攤鋪厚度的混合料，經(jīng)養(yǎng)生和初期交通固化后，能經(jīng)受住行車的作用，并在使用壽命內(nèi)保持良好的抗滑性能(高的摩擦系數(shù));它應(yīng)能適應(yīng)迅速開放交通的需要，在氣溫24℃，濕度小于50%的情況下，12.7 mm厚的微表處施工后1 h可開放交通.

微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用范圍主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面：防止水破壞、防止車轍發(fā)展、恢復(fù)路面服務(wù)功能.按照預(yù)防性養(yǎng)護(hù)觀念，國外高速公路瀝青路面在3～8年內(nèi)是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段，一般應(yīng)該采用微表處技術(shù)，迅速恢復(fù)路面服務(wù)功能［1］.微表處技術(shù)在歐美和澳大利亞、日本已得到普及.我國高速公路的瀝青路面結(jié)構(gòu)、交通狀況、氣候條件等與國外大不相同，結(jié)合我國高速公路瀝青路面病害的特點(diǎn)，研究和總結(jié)微表處施工技術(shù)及質(zhì)量控制，對改善瀝青路面使用性能、延長其使用壽命，具有十分重要的意義.筆者根據(jù)河南省地理氣候特性，對微表處技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究.

1 試驗(yàn)路段養(yǎng)護(hù)方案的選擇

1.1 試驗(yàn)路段情況

試驗(yàn)路段位于連霍高速公路河南段，長2 km.該段高速公路建成通車后，由于超載車輛過多、交通流量過大，導(dǎo)致路面出現(xiàn)網(wǎng)裂、車轍等早期病害.從車轍實(shí)測數(shù)據(jù)可知該路段行車道均出現(xiàn)不同程度的車轍，車轍深度一般在5～15 mm之間，個(gè)別路段出現(xiàn)20 mm左右的車轍 ，開裂破損處滲水嚴(yán)重.其他病害有橫向裂縫、龜裂，沉陷及坑槽基本沒有.

1.2 養(yǎng)護(hù)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選

結(jié)合試驗(yàn)路段的具體情況，初步選擇適合該路段的兩種預(yù)養(yǎng)護(hù)措施：微表處和薄層熱瀝青罩面.兩種養(yǎng)護(hù)方案的比較如表1所示.

由表1可知，微表處較薄層熱瀝青罩面有較明顯的年度費(fèi)用優(yōu)勢，直接經(jīng)濟(jì)效益較好.從工程因素考慮，兩方案都能滿足工程養(yǎng)護(hù)改善路面性能的要求.微表處不僅工藝先進(jìn)，而且有加快維修速度、提高路面及時(shí)維修率、降低養(yǎng)護(hù)成本的綜合效益.因此微表處是最合適的預(yù)養(yǎng)護(hù)措施.

2 材料選擇與混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 材料選擇

2.1.1 乳化瀝青的選擇

改性乳化瀝青是微表處的粘結(jié)材料，其質(zhì)量對微表處路面的性能起著至關(guān)重要的作用.微表處應(yīng)選用陽離子型快開放交通型的聚合物改性乳化瀝青，聚合物改性劑的最小用量由微表處混合料配合比設(shè)計(jì)確定［3］.一般情況下，聚合物改性劑劑量(固膠占瀝青的質(zhì)量百分比)不宜小于3%［4］.選用的改性乳化瀝青應(yīng)符合《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中BCR型的規(guī)定.

試驗(yàn)路段采用的是殼牌公司生產(chǎn)的陽離子慢裂快凝型SBR乳膠改性乳化瀝青.改性乳化瀝青檢測結(jié)果見表2.

表2 改性乳化瀝青指標(biāo)要求Tab.2 The index of modified emulsified asphalt

2.1.2 集料的選擇

微表處所用集料，特別是粗骨料部分應(yīng)該使用耐磨耗的硬質(zhì)石料.規(guī)范要求集料的砂當(dāng)量不低于65%，高于對普通稀漿封層用集料砂當(dāng)量不低于45%的要求，也高于規(guī)范中高速公路瀝青面層用細(xì)集料砂當(dāng)量不小于60%的要求.對不同砂當(dāng)量值的集料進(jìn)行濕輪磨耗試驗(yàn)，結(jié)果表明：砂當(dāng)量越低，混合料的濕輪磨耗值就越大，耐磨耗能力也就越差;砂當(dāng)量低的集料還可能使改性劑無法發(fā)揮改性效果.因此微表處用集料砂當(dāng)量不宜低于65%.

試驗(yàn)路段選用石料由玄武巖和石灰?guī)r混合而成，其中粗集料為玄武巖，細(xì)集料為石灰?guī)r.玄武巖作為粗料部分能提供較好的耐磨耗性能，但考慮到玄武巖對瀝青的黏附性能相對較差，故摻加了適量的石灰?guī)r礦粉以改善黏附性，混合料的級(jí)配也因此得到了改善.其篩分結(jié)果(已經(jīng)將集料中含少量粒徑大于9.5 mm的顆粒篩除)如表3和表4所示.

2.1.3 其他材料

微表處用水不得含有有害的可溶性鹽類、能引起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)和其他污染物，一般采用可飲用水，PH值在7左右.填料采用32.5級(jí)以上水泥，要求為袋裝水泥，無結(jié)塊和顆粒.

2.1.4 礦料級(jí)配

微表處級(jí)配宜粗不宜細(xì).隨著微表處使用期的延長，最初外觀表現(xiàn)較好，級(jí)配較細(xì)的微表處，出現(xiàn)抗滑功能不足的問題，而最初表觀粗糙的微表處，不僅外觀效果變得美觀，而且保持了良好的抗滑性能［5］.因此微表處用于交通量大、重載車多的高速公路時(shí)，不宜采用Ⅱ型級(jí)配，而應(yīng)采用Ⅲ型級(jí)配.交通量特別大的，級(jí)配曲線宜在Ⅲ型級(jí)配范圍中值與下限之間［6］.經(jīng)研究認(rèn)為，在粗料與細(xì)料比例為30：70時(shí)級(jí)配曲線接近中值，對應(yīng)混合料有較大的構(gòu)造深度，同時(shí)封水效果也較好.

2.2 油石比的確定

混合料配合比設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)原路面情況、交通量的大小和施工季節(jié)選擇合理的油石比.瀝青最佳用量是由濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷車輪試驗(yàn)共同確定的.濕輪磨耗試驗(yàn)確定瀝青最低限度用量，保證需要的油石比;負(fù)荷車輪試驗(yàn)確定瀝青最大限度用量，防止用量過大，出現(xiàn)路面泛油.

2.2.1 微表處混合料的配方初試

按照工程經(jīng)驗(yàn)，初步擬定混合料配方后進(jìn)行微表處混合料的拌和試驗(yàn)和稠度試驗(yàn)，結(jié)果如表5～6所示.

表3 集料篩分通過率結(jié)果表Tab.3 Aggregates sieving results %

表4 集料配比情況Tab.4 The proportion of aggregates %

表5 稠度試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The results of consistence tests

表6 初凝時(shí)間試驗(yàn)數(shù)據(jù)表Tab.6 The test data of initial setting time

試驗(yàn)路段微表處混合料，最終確定采用水泥摻量為2.0%，總用水量為集料質(zhì)量的11.0%，此時(shí)稀漿混合料具有合適的拌和時(shí)間和初凝時(shí)間及較好的稠度.

2.2.2 混合料最佳油石比的確定

按照初選配方，進(jìn)行混合料的濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷車輪試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示.

由圖1看出，采用5.5% ～7.5%油石比的試驗(yàn)結(jié)果都能符合《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》的技術(shù)指標(biāo)，油石比的可選范圍很寬.但是從負(fù)荷車輪試驗(yàn)的過程來看，7.0% ～7.5%油石比的試件經(jīng)高溫養(yǎng)生后表面有輕微的“發(fā)亮”現(xiàn)象，且在碾壓過程中，試件表面會(huì)發(fā)生粘輪的現(xiàn)象，這些都是瀝青用量偏多的跡象.因此不能因?yàn)橐晃蹲非蠛玫目鼓ズ男阅芏雎粤寺访娣河偷目赡?此外，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，采用過高的瀝青用量也是不合理的.經(jīng)過綜合分析認(rèn)為，6.5%的油石比是比較合理的.

圖1 LWT與WTAT試驗(yàn)結(jié)果曲線圖Fig.1 The curve of LWT and WTAT tests

2.3 微表處混合料配方驗(yàn)證

根據(jù)初步確定適宜的油石比為6.5%，進(jìn)一步驗(yàn)證混合料的性能，試驗(yàn)結(jié)果見表7.從表7可以看出，所設(shè)計(jì)的微表處混合料的性能均能夠滿足規(guī)范的技術(shù)要求，說明混合料各組分有良好的配伍性，性能良好，油石比合適.

3 微表處試驗(yàn)路施工與評價(jià)

微表處按下列程序施工：封閉管制交通—清掃路面—放樣放線—攤鋪—修補(bǔ)修邊—早期養(yǎng)護(hù)—開放交通.

表7 微表處混合料性能試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 The results of mixture performance tests

對微表處試驗(yàn)路段原路面、運(yùn)營1個(gè)月和兩年后路面的橫向力系數(shù)、滲水系數(shù)進(jìn)行了對比檢測.行車道橫向力系數(shù)原路面檢測結(jié)果為52，運(yùn)營一個(gè)月后檢測結(jié)果為56.5，運(yùn)營兩年后檢測結(jié)果為43;按照現(xiàn)行規(guī)范，原路面行車道橫向力系數(shù)的抗滑能力為優(yōu)，運(yùn)營兩年后的行車道抗滑性能為良，通過長時(shí)間的行車，證明微表處路面保持了良好的抗滑性能.對原路面進(jìn)行滲水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)較多的破損處滲水嚴(yán)重，滲水系數(shù)平均值達(dá)396.08 mL/min;運(yùn)營1個(gè)月后的檢測結(jié)果顯示：路面滲水系數(shù)基本為零;運(yùn)營兩年后的檢測結(jié)果顯示：滲水系數(shù)平均值為8.75 mL/min.微表處處理路面滲水取得明顯的效果.

檢測結(jié)果表明，微表處改善了路面的服務(wù)狀況，保持了路面良好的抗滑性能，緩解了高速公路的水破壞速度和程度.

4 結(jié)束語

微表處技術(shù)主要用于建立和恢復(fù)道路表面面功能層，使道路形成防水、抗滑、耐磨、耐久的表面功能層，與其它的路面施工養(yǎng)護(hù)措施相比，具有施工快捷方便，大大縮短開放交通時(shí)間，節(jié)約能源，成本較低等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.

［1］王玉順，朱敏清.高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：中國建材工業(yè)出版社，2008，137-152.

［2］張玉玲，楊志強(qiáng)，張艾.微表處混合料技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析［J］.公路，2009(8)：127-129.

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