（四川高速公路建設(shè)開發(fā)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041）

高速公路通車運(yùn)營(yíng)后，隨著時(shí)間推移，道路表面在車輪荷載的反復(fù)作用下，會(huì)出現(xiàn)磨損、細(xì)集料散失、粗骨料微觀紋理喪失、瀝青膜剝落等問題，同時(shí)，在溫縮和干縮循環(huán)作用下，路表還會(huì)出現(xiàn)微觀的細(xì)裂紋、宏觀的裂縫。此時(shí)的路面若不處治，病害將會(huì)向更深層次發(fā)展，導(dǎo)致路況急劇衰減、路面結(jié)構(gòu)加速被破壞，大大增加道路維護(hù)費(fèi)用和全壽命周期成本。

稀漿封層是目前最常用的道路表面處治方法，于1920年誕生于德國(guó)，1950年美國(guó)發(fā)明了稀漿封層設(shè)備，推動(dòng)了它在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用。隨著材料的改進(jìn)，1970年德國(guó)廠家又將稀漿封層發(fā)展成為微表處，廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中。隨著交通量的增長(zhǎng)，養(yǎng)護(hù)施工的交通管制工作難度的增大，國(guó)內(nèi)外又順勢(shì)開發(fā)出了能在1h內(nèi)開放交通的慢裂快凝高性能微表處。

本文根據(jù)四川高速公路在高性能微表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)中的探索與改進(jìn)，總結(jié)了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，以期提升其設(shè)計(jì)指標(biāo)的合理性與經(jīng)濟(jì)性。

一、 高性能微表處技術(shù)原理

高性能微表處可在氣溫25℃（或更高），濕度50%（或更?。┑臓顩r下，實(shí)現(xiàn)30min～1h內(nèi)開放交通，且具備長(zhǎng)期路用性能更高、耐久性更強(qiáng)、使用壽命大于5年的優(yōu)勢(shì)。

高性能微表處屬于化學(xué)破乳現(xiàn)象，破乳后對(duì)水的擠壓作用非常明顯，且高性能微表處的用水量較少，可在短時(shí)間內(nèi)將自由水排除體系之外。因此，所需交通管制時(shí)間較短。

為保證良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，高性能微表處的乳化瀝青平均直徑應(yīng)為3～5um，95%的瀝青乳滴直徑應(yīng)小于10um。由于乳化劑中存在親水基團(tuán)，若過多地殘留在凝固后的體系中，將損害微表處的長(zhǎng)期性能，因此必須使用高效率乳化劑。

酸性石料具有強(qiáng)度高、耐磨耗等路用優(yōu)勢(shì)，但與瀝青的粘附性較差。酸性石料表面一般帶負(fù)電荷，與帶正電荷的陽離子乳化瀝青存在強(qiáng)大的電荷吸引力，增強(qiáng)了瀝青與酸性石料的粘附性，提升了微表處的長(zhǎng)期路用性能。

高性能微表處體系技術(shù)原理：乳化劑把瀝青分散成帶正電荷的穩(wěn)定乳滴；乳滴接觸帶負(fù)電荷的酸性石料表面后，強(qiáng)大的電荷吸附作用，把集料表面的自由水排除，對(duì)集料形成第一層裹覆；電化學(xué)平衡被打破后，其他的瀝青乳滴發(fā)生聚集，比表面積迅速減少，乳化劑親油基分布的點(diǎn)位也迅速減少，多余的乳化劑溶解在自由水中；水的表面張力小于瀝青，被排擠后聚集形成水泡和管道，與多余的乳化劑一起被排除混合料體系之外。少量殘留的水分通過光照、風(fēng)力，以蒸發(fā)形式排出。至此，混合料體系變硬、變強(qiáng)，即可準(zhǔn)備開放交通。

二、 配合比設(shè)計(jì)

高性能微表處分為Ⅱ型和Ⅲ型, 在此主要以適用于大交通量的Ⅲ型為討論對(duì)象。

（一）改性乳化瀝青設(shè)計(jì)

改性乳化瀝青的品質(zhì)是高性能微表處成功的關(guān)鍵，高效乳化劑是保證改性乳化瀝青品質(zhì)的關(guān)鍵，建議選用國(guó)際、國(guó)內(nèi)排行前三的乳化劑品牌。

根據(jù)選定的乳化劑品種，選擇3～5種基質(zhì)瀝青，開展瀝青配伍性試驗(yàn)，優(yōu)選出與乳化劑相適應(yīng)的基質(zhì)瀝青，應(yīng)采用原油穩(wěn)定的直餾瀝青作為基質(zhì)瀝青。

在選擇SBR膠乳改性劑時(shí)，必須選擇陽離子型聚合物膠乳，固體含量應(yīng)大于60%，膠乳與乳化基質(zhì)瀝青應(yīng)有良好的相融性，可顯著改善瀝青高溫穩(wěn)定性；改性劑有效成分占純?yōu)r青的質(zhì)量百分比不宜小于3.5%。

改性乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的溫度為5℃，延度應(yīng)大于80cm，其余指標(biāo)應(yīng)參照相關(guān)規(guī)范。

（二）集料設(shè)計(jì)

高性能微表處粗細(xì)集料必須采用硬質(zhì)、耐磨耗的優(yōu)質(zhì)石料軋制；為了確保集料的潔凈度和顆粒形狀，應(yīng)使用15～20mm碎石為原材料，通過具有沖擊破的碎石生產(chǎn)線進(jìn)行軋制。

細(xì)集料砂當(dāng)量必須大于65%，適當(dāng)控制亞甲藍(lán)指標(biāo)。砂當(dāng)量小，石料不潔凈，將導(dǎo)致長(zhǎng)期路用性能差；亞甲藍(lán)指標(biāo)過大，細(xì)集料活性太強(qiáng)，乳化劑用量將增加，不但提高了成本，混合料中殘留的乳化劑也會(huì)增多，導(dǎo)致長(zhǎng)期路用性能降低。若玄武巖亞甲藍(lán)指標(biāo)不能滿足要求，應(yīng)加入卵石、石灰?guī)r機(jī)制砂降低亞甲藍(lán)值。當(dāng)加入耐磨性較差的堿性石料機(jī)制砂時(shí)，其比例不得大于25%。

為降低高性能微表處的行車噪音，可適當(dāng)減少粗集料中8mm以上顆粒的含量。建議將集料生產(chǎn)線的成品料篩分機(jī)頂篩設(shè)置為9～10mm，控制4.75mm混合料通過百分率為75～90%，其他的質(zhì)量要求與普通微表處一致。

（三）混合料設(shè)計(jì)

高性能微表處具有優(yōu)異的抗水損害、抗磨耗能力，照搬普通微表處指標(biāo)不能甄別出所設(shè)計(jì)的混合料優(yōu)劣。浸水濕輪磨耗損失試驗(yàn)?zāi)茌^好模擬后期使用環(huán)境，建議對(duì)磨耗損失提出更嚴(yán)格的要求，如表1所示。

表1.高性能微表處混合料技術(shù)指標(biāo)

建議根據(jù)熱拌瀝青混合料的瀝青膜裹覆理論，對(duì)高性能微表處的混合料設(shè)計(jì)成果進(jìn)行瀝青膜適宜厚度檢驗(yàn)，瀝青膜適宜厚度為8～10um。

三、構(gòu)造設(shè)計(jì)

（一）厚度設(shè)計(jì)

高性能微表處的主要作用是封水、抗滑、耐磨、恢復(fù)表面功能，其設(shè)計(jì)厚度應(yīng)該以壽命期內(nèi)的磨耗損失率為主要考慮因素。厚度若過大，將導(dǎo)致造價(jià)增加、細(xì)料易上浮、產(chǎn)生表面光滑缺陷，因此建議設(shè)計(jì)厚度為8mm。鑒于路表存在凹凸，攤鋪厚度偏差較大，測(cè)量困難，應(yīng)將厚度轉(zhuǎn)換為每平方米混合料的重量進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制。

（二）寬度設(shè)計(jì)

微表處是為了恢復(fù)被車輛磨損的路表功能，在車輛輪跡之外的表面（路緣帶和硬路肩）磨耗很小，建議設(shè)計(jì)寬度為：行車道數(shù)×3.65m。這樣既可以滿足車輛行駛需求，又可以減少對(duì)車道邊緣實(shí)線標(biāo)線的覆蓋，降低造價(jià)。另外，原路面車道邊緣標(biāo)線有2mm左右的厚度，雨天形成一定的擋水效應(yīng)，不利于行車安全，而當(dāng)攤鋪寬度為3.65m、攤鋪厚度為8mm時(shí)，能夠消除原標(biāo)線的擋水效應(yīng)。

四、結(jié)語

高性能微表處是一種能適應(yīng)現(xiàn)代大交通量的高等級(jí)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有開放交通快、路用性能強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，需要精選乳化劑、配伍優(yōu)化基質(zhì)瀝青、精細(xì)加工石料，才能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。本文采用峨眉玄武巖在四川高速公路開展了應(yīng)用研究，總結(jié)的成果、參數(shù)可能具有地域局限性，僅供同行參考。