李洪波 韓笑 張幸杰

前言

本文以京港澳高速公路新鄉(xiāng)至鄭州段工程為依托，主要介紹了微表處的配合比設(shè)計(jì)，粗細(xì)集料及乳化瀝青的原材要求，MS3型級(jí)配的確定，通過可拌合時(shí)間確定用水量，通過濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)確定油石比，以及通過微表處的現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制以保證施工質(zhì)量，最后通過將近3年的使用和跟蹤，沒有出現(xiàn)大的病害，表明本次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果良好。

1、工程概況

京港澳高速公路新鄉(xiāng)至鄭州段全長(zhǎng)約全長(zhǎng)92.873公里，于2004年建成通車。目前通過對(duì)京港澳高速公路新鄉(xiāng)至鄭州段路面病害統(tǒng)計(jì)，上行線瀝青混凝土路面面積1138957.5平方米，破損率為7.86%，折算成損壞修補(bǔ)面積有89487.92平方米，下行線瀝青混凝土路面面積為1142430平方米，其破損率為3.83%，折算成損壞修補(bǔ)面積有43749.27平方米。根據(jù)路面破損率（DR），制定處治方案如下：對(duì)于瀝青路面部分，3≤DR<8的輕度裂縫路段，采用微表處進(jìn)行處理;路面使用微表處理的面積約65萬(wàn)平方米。對(duì)于DR≥8的重度裂縫路段，采用銑刨上面層5cm，補(bǔ)鋪改性乳化瀝青粘層+5cmSBS改性瀝青混凝土AC-16C的方法處理。本課題主要研究微表處的配比及施工。

2.原材料性質(zhì)及級(jí)配

本工程微表處混合料試驗(yàn)采用MS-3型微表處礦料級(jí)配。試驗(yàn)所用的一種玄武巖礦料4.75-9.5mm產(chǎn)地為平頂山威納利;另兩種石灰?guī)r礦料米石和機(jī)制砂產(chǎn)地均為：新鄉(xiāng)輝縣天利。水泥產(chǎn)地為：新鄉(xiāng)輝縣天瑞水泥廠。改性乳化瀝青BCR型改性乳化瀝青。經(jīng)檢驗(yàn)粗細(xì)集料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

表1 礦料的篩分結(jié)果及合成級(jí)配

圖1 礦料合成級(jí)配曲線圖

在設(shè)計(jì)微表處配合比時(shí)需要檢測(cè)乳化瀝青的固體物含量，因而對(duì)乳化瀝青按JTG F40-2004規(guī)范要求進(jìn)行了蒸發(fā)殘留物含量的檢測(cè)，經(jīng)實(shí)測(cè)蒸發(fā)殘留物含量為63%，試驗(yàn)結(jié)果符合JTG F40-2004中關(guān)于BCR型改性乳化瀝青不小于60%的相關(guān)技術(shù)要求，5天儲(chǔ)存穩(wěn)定性小于5%。

在微表處瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)中，根據(jù)三種礦料和一種水泥的篩分結(jié)果，依據(jù)JTG/T F40-02-2005《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中關(guān)于MS-3型微表處礦料級(jí)配范圍對(duì)礦料進(jìn)行配合比計(jì)算。本項(xiàng)目采用的MS-3型微表處礦料的合成級(jí)配計(jì)算結(jié)果與合成級(jí)配曲線圖分別見表1和圖1。

3.微表處配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)三種礦料、水泥以及BCR型改性乳化瀝青狀態(tài)，按照經(jīng)驗(yàn)分別選擇7%、9%、11%和13%的總加水量進(jìn)行可拌合時(shí)間試驗(yàn)。試驗(yàn)室溫度為25℃，相對(duì)濕度為50%。在試驗(yàn)中只有當(dāng)總加水量大于7%時(shí)，可拌和時(shí)間才能達(dá)到一分鐘以上。當(dāng)總加水量為9%時(shí)，改性乳化瀝青混合料的拌和時(shí)間可滿足大于120S的技術(shù)要求，且漿狀良好，11%的總用水量漿狀均偏稀。采用9%的總加水量進(jìn)一步進(jìn)行粘聚力試驗(yàn)，30min初凝時(shí)間粘聚力可達(dá)1.2N·m，完全成型后（60min）試樣的粘聚力可達(dá)到2.0N·m。憑借以往試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)選擇五個(gè)油石比6.3%、6.8%、7.3%、7.8%、8.3%，進(jìn)行了濕輪磨耗和負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果見表2。通過試驗(yàn)油石比為6.3%的瀝青混合料，在試驗(yàn)中因?yàn)闉r青含量較少，制備的試樣較松散，測(cè)得的濕輪磨耗值較大。

表2 五種油石比試驗(yàn)結(jié)果

上表可以看出：在以上油石比的配比中，只有油石比大于7.1%時(shí)試驗(yàn)結(jié)果滿足濕輪磨耗試驗(yàn)的技術(shù)要求。只有油石比小于或等于7.5%時(shí)滿足負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)的技術(shù)要求。

圖2 確定微表處最佳油石比的曲線

油石比在7.1%～7.5%范圍內(nèi)，能同時(shí)滿足濕輪磨耗試驗(yàn)和負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)要求。為了保證混合料有良好的粘聚力，建議選擇7.3%的油石比作為最佳瀝青用量和9%的總用水量為最佳用水量。最終確定配合比設(shè)計(jì)結(jié)果為：總礦料：瀝青：總水量： =100%：7.3%：9%（質(zhì)量比），水包括改性乳化瀝青中的水和外加水。換算成總礦料：乳化瀝青：外加水=100%：12.2%：4.1%。

4.微表處施工

本次路面微表處理工程量為65萬(wàn)平方米，計(jì)劃工期2個(gè)月。為了按期完成作業(yè)，要求同時(shí)開展兩個(gè)作業(yè)面，稀漿封層車至少3部，確保作業(yè)連續(xù)，施工時(shí)，封兩個(gè)車道，協(xié)調(diào)好微表處以及交通標(biāo)線的施工次序，保證能夠一次封閉交通，完成作業(yè)段內(nèi)的所有工作，避免同一路段重復(fù)封閉，同時(shí)，要盡早回復(fù)交通。

表3 各種礦料的比例

微表處正式施工前，應(yīng)選擇合適路段攤鋪試驗(yàn)段。試驗(yàn)段長(zhǎng)度不小于200m。通過試驗(yàn)段的攤鋪，確定施工工藝。根據(jù)施工段的攤鋪情況，在設(shè)計(jì)配合比的基礎(chǔ)上做小范圍調(diào)整，確定施工配合比。施工配合比的油石比不應(yīng)超出設(shè)計(jì)油石比

路面微表處應(yīng)按下列程序施工：（1）徹底清除原路面的泥土、雜物等;（2）施畫導(dǎo)線，以保證攤鋪車順直行駛，有路緣石、車道線等作為參照物的，可不施畫導(dǎo)線;（3）攤鋪車攤鋪稀漿混合料;（4）手工修復(fù)局部施工缺陷;（5）初期養(yǎng)護(hù);（6）開放交通。

根據(jù)施工路段的路幅寬度，調(diào)整攤鋪槽寬度，應(yīng)盡量減少縱向接縫數(shù)量，在可能的情況下，宜使縱縫位于車道附近。將符合要求的各種材料裝入攤鋪車內(nèi)。將裝好料的攤鋪車開至施工起點(diǎn)，對(duì)準(zhǔn)控制線，放下攤鋪槽，調(diào)整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊。按生產(chǎn)配合比和現(xiàn)場(chǎng)礦料含水量情況，依次或同時(shí)按配比輸出礦料、填料、水、添加劑和乳液，進(jìn)行拌和。拌和好的混合料流入攤鋪槽并分布于攤鋪槽適量時(shí)，開動(dòng)攤鋪車勻速前進(jìn)，需要時(shí)可打開攤鋪車下邊的噴水管，噴水濕潤(rùn)路面。攤鋪速度以保持混合料攤鋪量與拌和量基本一致為準(zhǔn)。路面微表處施工時(shí)保持?jǐn)備伈壑谢旌狭系捏w積為攤鋪容積的1/2左右。

稀漿混合料攤鋪后的局部缺陷，應(yīng)及時(shí)使用橡膠耙等工具進(jìn)行人工找平。找平時(shí)的重點(diǎn)是：個(gè)別超粒徑粗集料產(chǎn)生的縱向刮痕，橫、縱向接縫等。當(dāng)攤鋪車內(nèi)任何一種材料快用完時(shí)，應(yīng)立即關(guān)閉所有所輸送材料的控制開關(guān)，讓攪拌器中的混合料攪拌完，并送入攤鋪槽攤鋪完后，攤鋪車停止前進(jìn)，提起攤鋪槽，將攤鋪車移出攤鋪點(diǎn)，清洗攤鋪槽。在施工過程中不得隨意拋擲廢棄物。

改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物含量和礦料含水量發(fā)生變化時(shí)，必須調(diào)整攤鋪車的設(shè)定，確認(rèn)材料配比符合設(shè)計(jì)配比后方可繼續(xù)施工。

初期養(yǎng)護(hù)：

（1）稀漿混合料鋪筑后，在開放交通前禁止一切車輛和行人通行。

（2）微表處混合料攤鋪后為了減低噪音，提高路面的平整度，可使用6t～8t輪胎壓路機(jī)對(duì)已破乳并初步成型的稀漿混合料進(jìn)行碾壓。

（3）混合料能夠滿足并開放交通的要求后盡快開放交通。

5.結(jié)論

通過本次京港澳高速公路新鄉(xiāng)至鄭州段預(yù)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目微表處的配合比設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)施工。從2012年底施工結(jié)束到2015年6月份，通過對(duì)京港澳高速公路新鄉(xiāng)至鄭州段路面病害的調(diào)查跟蹤情況表明，除了部分路段有橫向裂縫外，幾乎沒有其他病害產(chǎn)生，表明本次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，防止了病害的進(jìn)一步發(fā)展，提高了道路的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，在一定程度上延長(zhǎng)了路面的使用壽命，整體效果良好。