張　愷　羅　蓉　徐　文

(武漢理工大學交通學院　武漢　430063)

抗輪胎痕跡彩色微表處應(yīng)用技術(shù)研究*

張愷羅蓉徐文

(武漢理工大學交通學院武漢430063)

摘要：針對傳統(tǒng)彩色微表處路面輪胎痕跡殘留問題，通過在其表面噴灑一層熱固型丙烯酸樹脂乳液以形成抗輪胎痕跡彩色微表處.采用淺色樹脂類乳化瀝青作為膠結(jié)料，進行彩色微表處配合比設(shè)計，以及試驗段攤鋪，并對該技術(shù)的生產(chǎn)及施工方法進行研究.通過依托項目的工程實踐發(fā)現(xiàn)，抗輪胎痕跡彩色微表處技術(shù)不僅具有良好的可操作性及使用性能，還能提高經(jīng)濟、社會效益，有很好的產(chǎn)業(yè)化前景.

關(guān)鍵詞：道路工程；樹脂類乳化瀝青；抗輪胎痕跡彩色微表處；應(yīng)用技術(shù)

0引言

彩色路面由于使用環(huán)境的影響，如耐油質(zhì)污染(或土質(zhì)污染)能力不足，抗紫外線輻射能力差，特別是機動車輪胎留下的黑色痕跡，使彩色微表處易受污染，并很快喪失彩色功能.按現(xiàn)有工藝摻加顏料的混合料在紫外線燈的照射下容易褪色且基本上在1～2年就會失去色彩[1-2].現(xiàn)階段，彩色微表處中的乳化瀝青通常是由樹脂類瀝青改性乳化而成，并且添加了一定量的色粉，如果仍然按照傳統(tǒng)微表處技術(shù)進行生產(chǎn)及施工，容易造成彩色微表處出現(xiàn)色彩耐久性不足、顏色不均勻、泛油等施工質(zhì)量問題[3-4].因此，如何增強彩色微表處路面的抗污性、避免或降低機動車輪胎痕跡殘留，以及在傳統(tǒng)微表處應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，對彩色微表處施工工藝進行優(yōu)化，對彩色微表處的發(fā)展具有重要的意義.

文中針對彩色微表處發(fā)展過程中存在的易受輪胎痕跡污染、混合料長期性能不足等問題，結(jié)合依托工程項目，在傳統(tǒng)彩色微表處表面噴灑一層丙烯酸樹脂封層乳液形成抗輪胎痕跡彩色微表處，優(yōu)化抗輪胎痕跡彩色微表處的生產(chǎn)及施工工藝，在提高路用性能的同時，降低彩色微表處的工程造價.

1抗輪胎痕跡彩色微表處的生產(chǎn)

抗輪胎痕跡彩色微表處的生產(chǎn)主要包括淺色樹脂類瀝青、樹脂類乳化瀝青的生產(chǎn)，以及各檔集料、色粉、填料之間的拌和.淺色樹脂類瀝青是由松香類樹脂、抽出油、降粘劑，以及SBS改性劑在一定溫度下剪切改性而成.樹脂類乳化瀝青是將淺色樹脂類瀝青通過大型膠體磨設(shè)備乳化而成.而集料與色粉，以及填料的拌和則可通過拌和樓或者配料倉進行標定之后，在保證拌和均勻的情況下出廠[5].

1.1淺色樹脂類瀝青的生產(chǎn)

本文所選用的淺色樹脂類瀝青并非真正意義上的石油或者煤瀝青，而是經(jīng)過樹脂，以及高分子聚合物合成的樹脂類膠結(jié)料.其生產(chǎn)配合比以及工藝流程分別見表1，圖1.

表1　淺色樹脂類瀝青生產(chǎn)配合比

圖1　樹脂類瀝青生產(chǎn)工藝流程

為保證樹脂類瀝青的乳化質(zhì)量，應(yīng)對淺色樹脂類瀝青的成品進行取樣并進行基本指標試驗，即根據(jù)文獻[6]對淺色樹脂類瀝青的延度、針入度、軟化點等3大指標進行試驗，見表2，其結(jié)果滿足SBS改性瀝青技術(shù)要求.

表2　淺色樹脂類瀝青基本指標試驗

1.2樹脂類乳化瀝青的生產(chǎn)

1.2.1乳化劑水溶液(皂液)的配制

乳化劑水溶液是樹脂類乳化瀝青生產(chǎn)的關(guān)鍵原材料之一，通常由乳化劑、穩(wěn)定劑、水、以及鹽酸共同配制而成.另外，可根據(jù)項目工程結(jié)合當?shù)貙嶋H情況和施工器械等因素，選擇合適、合理的原材料配方.結(jié)合本工程實際情況，在乳化劑的方面選用Redicote C500型乳化劑，其主要成分為正烷基(C16～18)酰胺基多胺/咪唑，適用于生產(chǎn)慢裂快凝型乳化瀝青，慢裂可以保證有充足的可拌和時間，快凝可以保證彩色微表處可快速開放交通，其技術(shù)參數(shù)見表3[7].在穩(wěn)定劑的選擇上，選用CaCl2無機類穩(wěn)定劑與羧甲基纖維素鈉糊精(HEC)有機類穩(wěn)定劑作為復(fù)合穩(wěn)定劑，以增加乳化瀝青表面電荷以及顆粒間排斥力，提高乳化瀝青的儲存穩(wěn)定性.在皂液配制過程中，水作為稀釋劑，其用量在皂液中通常占到95%以上；而鹽酸，主要是為了增加乳化瀝青的酸值，保證皂液的pH值范圍在2.0～2.5之間，提高與集料之間的破乳反應(yīng).皂液配制過程中質(zhì)量比見表4.

表3　Redicote C500乳化劑技術(shù)指標

1.2.2淺色樹脂類瀝青的乳化

1) 乳化前的準備工作

表4　皂液各成分質(zhì)量比

(1)往淺色樹脂類瀝青中摻入0.6%的AP(十二烷基苯磺酸鹽)，降低粘結(jié)料表面能；(2)各成品罐、合成罐與乳化設(shè)備間輸送管道的保溫工作；(3)乳化設(shè)備中各電機、泵、壓力保護裝置的試運行以及管道的清潔；(4)乳化設(shè)備控制臺的標定，包括壓力、流量、溫度等.

2) 淺色樹脂類瀝青的乳化工藝淺色樹脂類瀝青的乳化，是將分散相的樹脂類瀝青以細小的微粒(3～6 μm)均勻的分散在分散介質(zhì)的水溶液中.其乳化設(shè)備主要由樹脂類瀝青儲存罐、乳化劑水溶液(皂液)儲存罐、流量、壓力、溫度控制儀表、膠體磨、樹脂類乳化瀝青成品罐、熱交換器、流量控制閥、過濾器等部件組成.

其乳化工藝流程見圖2.

圖2　樹脂類瀝青乳化工藝流程簡圖

每一批生產(chǎn)出來的樹脂類乳化瀝青都應(yīng)進行取樣及質(zhì)量檢驗，包括篩上剩余量試驗、蒸發(fā)殘留物含量試驗、粘度試驗、粘附性試驗、拌和穩(wěn)定性試驗等，其檢驗結(jié)果見表5.

表5　樹脂類乳化瀝青生產(chǎn)質(zhì)量檢驗標準

1.3彩色礦料的拌和

彩色微表處作為路面上面層，直接與外界荷載以及環(huán)境相接觸，其骨料的耐磨、堅硬等性質(zhì)非常重要.選擇來自湖北鄂州采石場的紅色玄武巖，其技術(shù)指標見表6.

表6　紅色玄武巖主要技術(shù)指標　%

在彩色微表處施工前，應(yīng)保證礦料與色粉之間的充分拌和，并且在每次拌和之前都要對礦料的砂當量指標，以及級配組成進行檢驗，其中砂當量應(yīng)大于65%，級配組成應(yīng)符合要求.各檔礦料與色粉之間的拌和可在拌和樓或者配料倉中進行.

將礦料與色粉在配料倉中進行拌和時，應(yīng)先檢查篩網(wǎng)尺寸，在符合要求后將不同檔的集料與色粉放入料倉內(nèi)，嚴格按照配合比進行配料，控制各倉底傳送帶的傳送速率，最后對混合料進行充分拌和并取樣檢測；當?shù)V料與色粉在拌和樓中進行拌和時，應(yīng)先對拌和樓中的冷料倉、熱料倉進行標定，關(guān)閉熱料倉中的加熱功能，防止熱礦料與乳化瀝青接觸時的快速破乳影響施工質(zhì)量，另外為防止粉塵的飛揚，可在攪拌缸中適量加點水，最后對各礦料進行充分拌和.

對比2種彩色礦料拌和方式，兩者各有其優(yōu)勢.配料倉的優(yōu)點是生產(chǎn)速度快，效率高，缺點是產(chǎn)量小、計量控制精度差；拌和樓的優(yōu)點是產(chǎn)量大、能連續(xù)生產(chǎn)、計量控制精度高；缺點是效率低、生產(chǎn)過程復(fù)雜、速度慢.因此，在選擇拌和方式時，應(yīng)結(jié)合當?shù)仨椖康膶嶋H情況來進行.而本次依托項目由于施工面積大，所以選擇產(chǎn)量大、控制精確的拌和樓作為礦料的拌和器械.

1.4抗輪胎痕跡樹脂封層乳液

本文所使用的抗輪胎痕跡樹脂封層乳液是由北京同華道路養(yǎng)護公司提供的熱固型丙烯酸樹脂乳液，通過丙烯酸單體、引發(fā)劑及蒸餾水一起反應(yīng)聚合而成，一般所成樹脂是固體含量為50%的乳液，主要呈乳白色液體狀，其固化后的性能指標，見表7.由于丙烯酸脂類單體具有碳碳不飽和雙鍵，經(jīng)過聚合形成的丙烯酸樹脂不僅具有很高的光、熱和化學穩(wěn)定性，而且具有透明度高、保色性優(yōu)、成膜性好、使用安全等特點[9].

在樹脂乳液的噴灑過程中，一旦噴灑量過大，容易導(dǎo)致乳液聚集在微表處表面的紋理內(nèi)，聚積的乳液材料由于不容易蒸發(fā)破乳，而逐漸形成白色固體粘附于彩色微表處表面進而影響了彩色微表處的色彩；當噴灑量過小時，樹脂封層乳液無法完全覆蓋于彩色微表處表面而形成抗輪胎痕跡彩色微表處，因此，在實際施工過程中應(yīng)對樹脂乳液進行稀釋，以達到有效控制乳液用量的目的，即增大50%水的含量.

表7　樹脂乳液固化后性能

2彩色微表處配合比設(shè)計

2.1室內(nèi)試驗

良好的礦料級配能夠保證微表處具有優(yōu)良的性能.目前，國內(nèi)對于微表處級配范圍的選擇主要源于國際稀漿封層協(xié)會所使用的微表處級配范圍.在傳統(tǒng)微表處技術(shù)的基礎(chǔ)上，筆者將彩色微表處定義為利用專用技術(shù)設(shè)備將淺色改性乳化瀝青、彩色集料、填料、色粉、水，以及外加劑按照一定配比拌和并攤鋪在原路面并能迅速開放交通的薄層罩面.在已有彩色微表處試驗基礎(chǔ)上，充分考慮氣候，以及交通特點，并與過往成功經(jīng)驗相結(jié)合，確定MS-3彩色微表處的配合比，見圖3.

圖3　彩色微表處級配曲線

另外，為保證彩色微表處優(yōu)良的抗滑性能，采用MS-3型級配，考慮到合成級配選擇偏粗型，其材料具體用量見表8.

表8　彩色微表處礦料質(zhì)量比　%

最后，在最佳乳化瀝青用量的確定過程中，應(yīng)充分考慮氣候，以及交通特點，與過往的成功經(jīng)驗相綜合，根據(jù)混合料配方，確定彩色微表處的油石比為10.5%，用水量為7%，以1%的水泥作為外摻劑.

2.2性能試驗

對彩色微表處進行性能指標試驗，見表9，各項指標均滿足文獻[8].

表9　彩色微表處混合料性能指標試驗結(jié)果

2.3施工配合比確定

在項目施工現(xiàn)場附近選擇面積為長50 m、寬2 m的單幅作為試驗段，根據(jù)室內(nèi)試驗配合比對試驗段進行現(xiàn)場攤鋪，觀察彩色微表處表面稀漿的稠度以及是否出現(xiàn)泛油等現(xiàn)象，結(jié)合室內(nèi)配合比對現(xiàn)場出現(xiàn)的情況及時進行調(diào)整，直至試驗段外觀滿足攤鋪質(zhì)量要求，最終確定施工配合比.之后，在彩色微表處達到初凝后，以人工噴灑的方式，在其表面噴灑一層抗輪胎痕跡樹脂封層，需要注意的是，在噴灑前，可用水先對樹脂乳液進行稀釋，以降低單位乳液中的固含量，使其在凝結(jié)過程中不易發(fā)生沉淀，并且能夠保證噴灑的覆蓋面積以及均勻性.最后，待彩色微表處達到終凝強度后，用車輛對其進行反復(fù)碾壓15個來回，觀察彩色微表處表面輪胎痕跡殘留情況，并以此確定樹脂乳液的最佳用量為0.1 kg·m-2.

3抗輪胎痕跡彩色的微表處施工技術(shù)

3.1施工前籌劃

提前對施工路段做詳細的調(diào)查，包括施工路段寬度、面積、施工環(huán)境等，并應(yīng)針對原路面存在的具體問題做好相應(yīng)的預(yù)防措施[10]，見圖4.

圖4　施工前調(diào)研與準備工作

3.2施工前準備

為保證彩色微表處能夠與原路面形成一個整體，需要通過對原路面進行必要的清潔工作以增強兩個界面之間的粘結(jié)，若清理不到位，容易造成微表處的脫皮現(xiàn)象.另外，在施工前應(yīng)保證稀漿封層車各輸送管道以及骨料傳送帶、攤鋪箱的清潔，以防上一批遺留的材料對本次施工造成的影響.隨后，應(yīng)對稀漿封層車計量系統(tǒng)、傳送管道、行車速度等環(huán)節(jié)進行調(diào)試.最后，稀漿封層車的標定工作是施工前準備工作中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過參考室內(nèi)試驗的各項指標，結(jié)合場外預(yù)拌和，對稀漿封層車進行計量系統(tǒng)的標定，主要包括礦料、改性乳化瀝青和水的傳送量，以及拌和速度、攤鋪漿攪拌速度等.

3.3施工攤鋪

待稀漿封層車就位之后，根據(jù)預(yù)拌和時的參數(shù)標定值，調(diào)整各料門的高度后，開啟拌缸中的攪拌槳以及攤鋪箱中的螺旋攪拌器.由于彩色礦料出口、填料口、出水口、以及改性乳化瀝青噴口的位置不同，當同時開動料門開關(guān)時，各原材料達到攤鋪箱的瞬時順序依次為改性乳化瀝青、水、填料、礦料，這種控制方法容易造成攤鋪箱底部的混合料離析，因此，為保證施工質(zhì)量，應(yīng)在實際攤鋪位置前預(yù)置一塊鐵皮，攤鋪車從鐵皮位置處開始施工，之后移開鐵皮以保證攤鋪路面接縫處的施工質(zhì)量.彩色微表處攤鋪結(jié)束后，應(yīng)對現(xiàn)場攤鋪情況進行及時觀察，對攤鋪起點、終點、橫接縫、縱接縫等位置進行人工找平，并且對微表處表面存在過厚、過薄以及表面有刮痕等位置盡快進行修補.另外，由于彩色微表處不同與普通微表處，其粘結(jié)料是由樹脂以及抽出油等物質(zhì)合成，因此當改性乳化瀝青破乳后，其粘結(jié)料自身強度有限，為加強早期強度的形成以及加快開放交通時間，可用小型膠輪壓路機(2t)在彩色微表處混合料達到初凝后碾壓路面.

最后，在彩色微表處表面人工噴灑一層抗輪胎痕跡樹脂封層乳液，需要注意的是：

1) 應(yīng)在彩色微表處形成一定強度后，再對其表面進行人工噴灑.

2) 由于樹脂封層乳液是噴灑在彩色微表處表面的一層薄層，在進行人工噴灑時，為防止對彩色微表處表面的前期色彩功能的破壞，應(yīng)注意鞋底以及噴灑器械對彩色微表處表面的污染.

3) 在樹脂封層乳液固結(jié)前，對噴灑過量的區(qū)域可用毛刷進行攤勻；在樹脂封層乳液固結(jié)后，檢查彩色微表處表面乳液覆蓋程度，對未噴灑到的地方，及時進行修補.

4) 應(yīng)提前注意施工環(huán)境，避免在雪雨、高溫等惡劣天氣下進行人工噴灑.

3.4施工過程注意事項

1) 對于彩色微表處在原路面上的施工時，應(yīng)注意原有路面的裂縫情況，裂縫較寬時需采取灌縫處理，否則會發(fā)生發(fā)射裂縫造成彩色微表處的開裂.

2) 當彩色微表處攤鋪以及橫縱縫處理之后，使用小型(2 t)膠輪壓路機在已形成初步強度的彩色微表處表面進行適當?shù)哪雺?，把尚未蒸發(fā)的水分排出，提高自身的密實度以及強度，能夠加快開放交通時間，并且改善橫縱接縫的平整及美觀.

3) 在抗輪胎痕跡樹脂封層乳液噴灑時，應(yīng)注意噴灑量，為防止噴灑不足造成表面覆蓋不徹底或者噴灑過量造成表面乳液聚積變白，可用水將樹脂封層乳液進行稀釋，將稀釋后的水溶液進行噴灑，可保證抗輪胎痕跡樹脂封層乳液呈現(xiàn)透明狀.

4) 在夏季施工時，應(yīng)盡量減少在高溫下進行彩色微表處的攤鋪.夏季路面溫度通常超過環(huán)境溫度20～25 ℃，當進行彩色微表處施工時，地面溫度過高或者環(huán)境溫度大于35 ℃時，改性乳化瀝青容易受熱而發(fā)生破乳，從而影響彩色微表處的攤鋪質(zhì)量，因此，建議在進行彩色微表處攤鋪時，盡量選擇早晨或者傍晚進行施工攤鋪.

4抗輪胎痕跡彩色微表處交工驗收質(zhì)量檢測

本文依托項目為武漢市建元建設(shè)工程項目管理公司1 000 m2停車場的實體工程，在開放交通2個月后，對抗輪胎痕跡彩色微表處路面各項指標進行驗收，其檢測結(jié)果見表10～12.

表10　彩色微表表觀質(zhì)量檢測結(jié)果

表11　彩色微表處竣工驗收抗滑質(zhì)量檢測結(jié)果

表12　彩色微表處厚度及防水性能檢測結(jié)果

從上述各項檢測指標可以看出，抗輪胎痕跡彩色微表處施工質(zhì)量全都滿足規(guī)范要求，在保證可操作性的前提下，具有良好的性能指標.

5經(jīng)濟與社會效益分析

本文依托項目停車場原方案是面層攤鋪3 cm厚的熱拌彩色瀝青混凝土，經(jīng)變更，改為1 cm的抗輪胎痕跡彩色微表處攤鋪方案.彩色瀝青混凝土攤鋪單價為57.03元/(m2·cm)，攤鋪3 cm的單價為171.09元/m2.當停車場的攤鋪工程量在1 000～10 000 m2之間時，抗輪胎痕跡彩色微表處的攤鋪單價為126.18～132.68元/(m2·cm)，攤鋪工程量越大，攤鋪單價越低.結(jié)合本工程的彩色路面攤鋪工程量為1 000 m2考慮，1 cm抗輪胎痕跡彩色乳化瀝青微表處單價為132.68元/(m2·cm).與3 cm彩色瀝青混凝土方案相比，采用1 cm彩色微表處方案每平方米可節(jié)約38.41元，因此，1 000 m2停車場共可節(jié)約生產(chǎn)成本約3.841萬元，約為總造價的22.6%.另外，在社會效益方面，彩色微表處屬于冷拌施工，改性乳化瀝青無論倒運多次或保存多久都不需要加熱，并且可與石料在潮濕的狀態(tài)下拌和，另外彩色微表處施工過程無噪聲影響，有利于生態(tài)環(huán)境的保護，響應(yīng)了國家綠色發(fā)展的號召.根據(jù)實際工程統(tǒng)計，生產(chǎn)熱拌和混合料與彩色微表處混合料過程中燃料消耗與污染物排放對比見表13.

表13　熱拌和彩色微表處能源消耗與排污量對比

6結(jié) 束 語

在抗輪胎痕跡彩色微表處生產(chǎn)過程中，應(yīng)對原材料進行嚴格把關(guān)，最重要的是對淺色樹脂類乳化瀝青進行質(zhì)量控制，由于材料本身是通過樹脂合成，在進行乳化前，還需對樹脂類瀝青進行指標檢測；另外彩色礦料是否拌和均勻，對彩色微表處的施工質(zhì)量也造成很大的影響，因此可對不同的生產(chǎn)及施工環(huán)境選擇合適的拌和設(shè)備，以保證良好的施工質(zhì)量.另外，在抗輪胎痕跡彩色微表處施工過程中，應(yīng)做好充分的施工前準備工作、施工質(zhì)量控制以及質(zhì)量檢測工作.

另外，由于抗輪胎痕跡彩色微表處無需高溫拌和，可直接在原有路面施工，使得施工更具規(guī)?；?，且具有良好的經(jīng)濟和社會效益.作為一種新型的環(huán)保型功能性路面，抗輪胎痕跡彩色微表處具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景.

參 考 文 獻

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Application Technology of Colored Micro-surfacing Resisted to Tire-Track

ZHANG KaiLUO RongXU Wen

(DepartmentofTransportation,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China)

Abstract：According to the tire-track residues on the traditional colored micro-surfacing, a kind of new colored micro-surfacing resisted to tire track is developed through spaying a kind of thermosetting acrylic resin emulsion on the traditional one. Under the premise of using light resin emulsified asphalt as the binder, the design of proportion and test section spreading of colored micro-surfacing are conducted before and after. Consequently, the production and construction processes of this technology are investigated. Based on the engineering practice of a supported project, it is found that colored micro-surfacing resisted to tire-track not only has good operability and performance, but also can improve the economic and social benefits, which produces a great industrial prospect.

Key words：road engineering; resin emulsified asphalt; colored micro-surfacing resisted to tire-track; application technology

收稿日期：2016-05-10

中圖法分類號：U418.65

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2016.03.016

張愷(1984- )：男，博士生，主要研究領(lǐng)域為道路與鐵道工程

*湖北省科技支撐計劃項目資助(2014BAA100)