一種快捷的微表處施工含水量控制方法研究＊

吳玉財 李 智 李 蘇

微表處已成為改善高等級瀝青路面抗滑性能和密水性能的重要技術措施，它具有施工便捷、攤鋪速度快、開放交通時間短，以及成本低、性價比高等優點［1－2］。但是近些年來微表處時常發生剝落、光面、泛油等病害。究其原因，施工過程中的質量控制環節存在技術不足，如缺乏實時快捷準確的關鍵指標控制手段，常常造成施工過程過于隨意，導致瀝青用量波動過大、含水量控制不準等問題［3－4］。

目前微表處施工質量控制呈現“事后控制”的狀態，一般的做法是將現場的微表處攤鋪后材料取回實驗室進行試驗，檢測瀝青含量、級配組成，但含水量大多進行粗略控制，或者現場簡單用酒精爐進行燃燒測試，或者只是對原材料進行含水量的測定。

對此，本文采用漿體材料的稠度試驗手段，利用水量與稀漿混合料和易性的關系［5－6］，間接判別動態施工中的微表處混合料的總含水量，進而建立一種快速、實時的含水量控制方法。

1 稠度試驗

試驗設備主要由截頭圓錐體及底板組成，金屬制，圓錐體上下口內徑為38 mm及89 mm、高76 mm、壁厚2 mm。底板上有同心圓刻線。試驗時，把圓錐體連同底板一起拿住倒轉過來，使圓錐體大端向下立在地板上，然后立即向上提起圓錐體，讓里面的混合料自然向下坍落。量取坍下的稀漿混合料邊緣離中心圓邊線的距離即為稀漿料的稠度，以c m計。見圖1。

圖1 稀漿混合料稠度儀

一般情況下，當稀漿材料的含水量較小時，試件能夠較好地保持原狀，不坍塌，隨著含水量的增加，漿體內部顆粒間的粘結效應下降，當達到一定程度時，試件發生堆坍，試件的錐底直徑變大。利用這一原理可以預測施工含水量。正常波動時，現場的稠度試驗結果應與設計保持一致，含水量增大時，坍落后的稠度值應隨之增大，反之亦然。

2 實驗方案設計

2.1 原材料

本研究石料來源為海口福嶺石場玄武巖，主要性能指標見表1。

表1 集料性能評價試驗結果

瀝青選用殼牌改性乳化瀝青，其主要性能指標見表2。

表2 改性乳化瀝青性能評價結果

2.2 級配選擇

結合已有工程經驗，并兼顧密實、抗滑構造和施工和易性設計微表處級配，具體設計級配見表3。

表3 室內實驗級配各檔通過率

現有的研究表明，關鍵篩孔的改變對混合料性能的影響比較顯著，故在選擇不同級配時，主要調整2.36 mm和0.075 mm 2個篩孔的通過率，進而對混合料的級配進行調整。其中級配1和級配2在設計級配的基礎上，通過改變粉膠比的方式，對混合料的級配進行調整。級配3和級配4在設計級配的基礎上改變混合料的粗細程度，進而改變混合料的級配。

2.3 試驗方案

選定用水量、瀝青用量作為可變量，每種試驗變量選取5個因素水平。選擇總水量（混合料內的全部含水量）為8.26%，10.26%，12.26%，14.26%，16.26%。在設計瀝青用量的基礎上選擇9.5%，10.5%，11.5%，12.5%，13.5%5種 瀝青用量。在此基礎上，對不同用水量及瀝青用量的混合料進行稠度試驗。

3 稠度曲線建立及實驗結果分析

首先選擇一個油石比試驗因素水平，變化不同含水量條件進行試驗，其次，再變化油石比試驗條件，重復試驗。針對這些室內稠度試驗結果，對不同實驗條件下的實驗結果進行趨勢分析。試驗結果見圖2。

圖2 設計級配的稠度值變化曲線

通過對圖2分析可見，在相同瀝青用量的情況下，改變總水量，其稠度也隨之發生改變。以油石比7.13%的稠度曲線為例，隨著混合料中總水量由8.26%逐漸增加到16.26%，在稠度曲線上，稠度值也相應地由0逐漸增加到3.5 c m。油石比為5.89%，6.51%，7.75%和8.37%的稠度值也隨著含水量的增長而增加。顯然，一方面整體曲線呈現前段增速快，中間舒緩，末端增速加速的趨勢，即含水量小于10.26%階段快，10.26%～14.26%之間相對舒緩，大于14.26%時又加速的規律。另一方面，同一含水量下，瀝青用量增加時，稠度值也相應增長。

總之，在級配和瀝青用量固定不變的情況，隨著總水量的增加，稠度值也相應地增加，微表處混合料的施工和易性也逐漸增強。室內試驗及施工的過程中也注意到，控制好總水量對微表處混合料的和易性至關重要，直接影響到微表處混合料的施工質量。

4 工程應用

本文依托廣東省某高等級公路微表處養護施工項目，采用前述試驗級配，設計總含水量為12.26%，設計油石比為6.8%，室內試驗對應的稠度為1.5 c m。利用前述稠度曲線，在施工現場進行施工含水量動態質量控制，同時，取樣進行室內試驗校核。具體流程如下。

微表處施工前，采集現場混合后的集料進行篩分，從篩分的結果中可以看出，微表處混合料的級配能夠滿足設計級配的要求。此外，對攤鋪機的瀝青計量系統進行標定，結果顯示瀝青用量基本上能夠控制在－3%～＋0.3%之間。

在此基礎上，開展稠度試驗方法的施工控制，首先在攤鋪機正常啟動攤鋪時，每間隔固定的距離采集攤鋪混合料，進行現場稠度實驗，將觀測到的稠度數值記錄下來，見表4。

表4 未調整時的稠度值

結合室內建立的稠度曲線對采集到的稠度值所對應的含水量進行預判，從圖2中的判斷結果中可以發現，總水量約為15%（假設瀝青用量控制在設計油石比的情況下），在現場基于此結果對微表處混合料攤鋪車加入的水量減少2%（為了避免過大的質量波動，采取小幅調整的原則），再次采集稠度值見表5。

表5 第一次調整后的稠度值

對照稠度曲線上的數值可以看出，該稠度值對應的總水量約為13.5%，仍沒有達到設計時所要求的稠度值，故繼續調整總水量，令攤鋪車加水時的加水量減少1%，繼續采集現場的稠度數值。采集的稠度值見表6。

表6 第二次調整后的稠度值

從第三次采集到的數據中可以看出，經過兩次加水量的調整，稠度值基本能夠滿足設計的要求。依據第三次調整的數值，進行現場混合料的攤鋪，施工后的質量效果十分理想，表面干濕程度適中，和易性理想，無流淌和積水跡象，也不存在干澀拖料劃痕的情況。

5 結論

（1）稠度曲線隨著總含水量和瀝青含量的增加，呈現不同程度的上升趨勢：前段增速快，中間舒緩，末端增速加速的趨勢，即含水量小于10.26%階段快，10.26%～14.26%之間相對舒緩，大于14.26%時又加速的規律。同時也注意到，同一含水量下，瀝青用量增加時，稠度值也相應增長。

（2）利用室內研究成果開展了多次含水量指標的調控，使得稠度指標接近于設計值，從而間接地保證了總含水量指標符合設計要求。進而建立以稠度曲線為依據，以稠度試驗為手段的新的、快捷有效的微表處施工含水量動態質量控制方法。

［1］ 沙紅衛，吳 鋮.微表處改性乳化瀝青的研制及其存儲穩定性［J］.公路交通科技：應用技術版，2013（11）：36－38.

［2］ 蔡 旭，王端宜，陳小庭，等.改性乳化瀝青對微表處混合料性能的影響［J］.公路，2011（2）：127－132.

［3］ 姚青梅.微表處施工技術探討［J］.青海師范大學學報：自然科學版，2011（2）：88－93.

［4］ 張尤平，咸紅偉.微表處施工質量控制技術研究［J］.市政技術，2011（29）：32－34.

［5］ JTGE42－2005公路工程集料試驗規程［S］.北京：人民交通出版社，2005.

［6］ JTJ052－2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］.北京：人民交通出版社，2011.