徐德根＊ 王小虎 劉杰 臧冬冬

（江蘇創(chuàng)為交通科技發(fā)展有限公司，江蘇 南京211189）

0 引言

隨著車輛的迅速增加，高速公路瀝青路面在車輛荷載與自然環(huán)境的作用下較早出現(xiàn)車轍、裂縫和坑槽等病害，使道路平整度、抗滑性能和行車質(zhì)量出現(xiàn)急速下降，進(jìn)而縮短了道路使用壽命。為有效改善近年來高速公路瀝青路面出現(xiàn)的一系列問題，瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]，采用霧封層、稀漿封層、微表處、精表處、超薄磨耗層等預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)越來越多地被用于改善原路面的路表性能，緩解瀝青路面早期病害的發(fā)生，延長(zhǎng)路面使用年限，提高路面使用性能。但是，霧封層在路面形成的油膜減小了路面的構(gòu)造深度，致使早期抗滑性能出現(xiàn)衰變；微表處及稀漿封層黏附力不足、易脫皮，行車噪聲過大，嚴(yán)重降低了駕乘人員的乘車舒適性；超薄磨耗層成本較高，僅用于改善路面抗滑性能不足等功能型病害，性價(jià)比低[2-4]。精表處是一種采用同步碎石封層車等設(shè)備，將高性能膠結(jié)料和單一粒徑骨料灑布到原瀝青路面，形成一層超薄、耐磨、防滑的保護(hù)層，以提高路面防水性、抗滑性以及改善路面外觀的路面強(qiáng)化處理技術(shù)[5]。但是，同步封層車灑布的精表處厚度?。?～5mm），對(duì)輕微車轍填補(bǔ)作用差。同時(shí)，同步封層灑布型精表處施工工藝復(fù)雜、控制要求高，乳化瀝青用量大，重車道施工后易泛油。為此，本文利用自制的慢裂快凝型超黏乳化瀝青，采用OFGC-5 級(jí)配，借鑒微表處級(jí)配設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行冷拌冷鋪型精表處配合比設(shè)計(jì)和性能評(píng)價(jià)，開發(fā)一種冷拌冷鋪型精表處預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新技術(shù)。

1 原材料

1.1 超黏乳化瀝青

超黏乳化瀝青采用自制的陽離子慢裂快凝型乳化瀝青，其技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 超黏乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 集料與水泥

集料：粗集料選用玄武巖3～5mm 石料，細(xì)集料采用石灰?guī)r0～3mm 石料，水泥為普通硅酸鹽P·O42.5 級(jí)。其技術(shù)指標(biāo)均能滿足符合《公路瀝面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中的相應(yīng)要求。

2 試驗(yàn)方法

2.1 冷拌冷鋪精表處混合料配合比設(shè)計(jì)

通過濕輪磨耗試驗(yàn)、拌合試驗(yàn)來確定冷拌冷鋪型精表處的礦料級(jí)配、乳化瀝青、水泥和水的用量，優(yōu)選出最佳目標(biāo)配合比。

2.2 混合料濕輪磨耗噪音試驗(yàn)

成型普通MS-2 微表處、灑布型精表處、冷拌冷鋪型精表處三種試件，采用手持聲級(jí)計(jì)，測(cè)試濕輪磨耗試驗(yàn)中磨頭與混合料表面摩擦噪音，評(píng)價(jià)不同混合料的噪音大小。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 冷拌冷鋪型精表處混合料配合比設(shè)計(jì)

按照OGFC-5 礦料級(jí)配范圍，設(shè)計(jì)粗、中、細(xì)三組礦料級(jí)配，見表2。

表2 冷拌冷鋪型精表處設(shè)計(jì)合成級(jí)配（單位：%）

3.1.1 拌合試驗(yàn)

拌合試驗(yàn)用來確定稀漿混合料破乳速度和可拌和時(shí)間，能反映稀漿混合料的可施工性，可用于冷拌冷鋪精表處配合比的初選。設(shè)計(jì)油石比為：超黏乳化瀝青用量分別為：7.8%、8.5%、9.3%；對(duì)應(yīng)的水泥用量為：1.0%、1.5%、2.0%，對(duì)應(yīng)的用水量為：5%、6%、7%。采用正交試驗(yàn)，進(jìn)行拌合試驗(yàn)，觀察拌合狀態(tài)和可拌合時(shí)間。以級(jí)配1#為例，拌合結(jié)果見表3，通過拌合試驗(yàn)優(yōu)選出稀漿狀態(tài)良好的混合料，且拌合時(shí)間＞120s的配合比方案。優(yōu)選配合比方案見表4。

表3 級(jí)配1#不同配合比下冷拌冷鋪精表處的拌合試驗(yàn)

表4 稀漿拌合狀態(tài)良好的配合比

3.1.2 濕輪磨耗試驗(yàn)

用濕輪磨耗試驗(yàn)評(píng)價(jià)冷拌冷鋪型精表處的抗剝落性能。根據(jù)表4 優(yōu)選的配合比，將成型的冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗試件進(jìn)行1h 和6d 浸水的濕輪磨耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。從表5 可知，不同級(jí)配濕輪磨耗值的關(guān)系：級(jí)配1#＞級(jí)配2#＞級(jí)配3#。級(jí)配1#最粗，成型后空隙率大，且用油量少，對(duì)石料的膠結(jié)黏附作用差，易剝落。級(jí)配3#最細(xì)，拌合狀態(tài)良好時(shí)，用油量大，成本高。級(jí)配2#1h 和6d 的濕輪磨耗值分別為243.6g/cm2和370.0g/cm2，且用油量適中。因此，將級(jí)配2#作為冷拌冷鋪型精表處設(shè)計(jì)級(jí)配目標(biāo)配合比。

表5 不同配合比下濕輪磨耗值

3.1.3 目標(biāo)配合比性能驗(yàn)證

將設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比進(jìn)行性能驗(yàn)證，結(jié)果如表6所示。從表6 可知，目標(biāo)配比混合料性能均能滿足規(guī)范要求。30min 和60min 的黏聚力分別為1.6MPa 和2.5MPa，可以滿足施工后開放交通的技術(shù)要求。

表6 冷拌冷鋪目標(biāo)配合比下的混合料性能

3.2 冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗噪音試驗(yàn)

對(duì)成型普通MS-2型微表處、灑布型精表處和冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗試件，用聲級(jí)計(jì)測(cè)量濕輪磨耗試驗(yàn)過程中的噪音，噪音測(cè)試時(shí)間統(tǒng)一規(guī)定為磨耗儀啟動(dòng)工作后120～210s。考慮磨耗儀工作時(shí)自身產(chǎn)生的噪音，在試驗(yàn)前先測(cè)量磨耗儀空轉(zhuǎn)時(shí)的噪音大小。噪音測(cè)試結(jié)果見圖1。從圖1 中數(shù)據(jù)看出，普通MS-2 型微表處為74dB，灑布型精表處為70.7dB，冷拌冷鋪型精表處為67.8dB。冷拌冷鋪型精表處噪音比普通MS-2型微表處低6～7dB。冷拌冷鋪型精表處，采用大空隙的礦料級(jí)配，成型后表面空隙大，具有良好的表面構(gòu)造深度，與磨頭產(chǎn)生的噪音可以在空隙內(nèi)部排除，減少音爆的產(chǎn)生，起到降噪的效果，因此，噪音最小。

圖1 不同級(jí)配混合料的濕輪磨耗噪音測(cè)試數(shù)據(jù)

3.3 抗滑性能評(píng)價(jià)

成型尺寸300mm×300mm×50mm 的AC-13 車轍板，在車轍板周圍黏貼1cm 厚的泡沫膠，攤鋪1cm 厚的普通MS-2微表處、灑布型精表處和冷拌冷鋪型精表處三種試樣。將試件放入到車轍儀中進(jìn)行不同次數(shù)的碾壓后進(jìn)行擺值和構(gòu)造深度試驗(yàn)。擺值和構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果見圖2 和圖3。從圖2 和圖3 可知，隨著碾壓次數(shù)的增加，混合料的擺值和構(gòu)造深度逐漸減小，說明抗滑性能逐漸降低。但經(jīng)10000 次碾壓后冷拌冷鋪型精表處構(gòu)造深度與摩擦擺值最大，說明冷拌冷鋪型精表處抗滑性能最好，經(jīng)長(zhǎng)期碾壓磨耗后仍然具有良好的抗滑性能。

圖2 不同級(jí)配混合料摩擦擺值

圖3 不同級(jí)配混合料構(gòu)造深度

3.4 抗車轍性能評(píng)價(jià)

由于灑布型精表處一般施工厚度為3～5mm，不用來修補(bǔ)車轍，未對(duì)灑布型精表處的車轍性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用車轍變形試驗(yàn)，評(píng)價(jià)冷拌冷鋪精表處和MS-2微表處抗車轍性能。從圖4 可知，普通MS-2 型微表處的寬度變形率和車轍深度變形率分別為4.5%和13.2%。冷拌冷鋪型精表處的寬度變形率和車轍深度變形率分別為2.6%和9.2%。說明冷拌冷鋪型精表處的抗車轍性能優(yōu)于普通MS-2 微表處。這是由于冷拌冷鋪型精表處級(jí)配中粗骨料形成骨架結(jié)構(gòu)，可抵抗高溫車轍變形，且采用的超粘乳化瀝青的軟化點(diǎn)＞80℃，高溫抗車轍性能好。

圖4 車轍變形試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)束語

（1）通過拌合試驗(yàn)、濕輪磨耗試驗(yàn)進(jìn)行了冷拌冷鋪型精表處配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出目標(biāo)配合比為：超黏乳化瀝青用量為8.5%，水泥用量為1.5%，用水量為7%。

（2）室內(nèi)濕輪磨耗噪音試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，噪音大小關(guān)系為：普通MS-2型微表處＞灑布型精表處＞冷拌冷鋪型精表處，冷拌冷鋪型精表處具有優(yōu)異降噪效果。

（3）通過抗滑性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著碾壓次數(shù)的增加，瀝青混合料的擺值和構(gòu)造深度都在逐漸減小，抗滑性能逐漸降低。冷拌冷鋪型精表處的初始以及加載10000 次后的擺值和構(gòu)造深度均大于微表處和灑布型精表處，抗滑性能最好。

（4）抗車轍性能方面，冷拌冷鋪型精表處的抗車轍性能優(yōu)于普通MS-2微表處。