微表處混合料配比試驗技術(shù)研究

楊菊芳

(殼牌(中國)有限公司)

0 引言

微表處作為公路工程路面養(yǎng)護(hù)新技術(shù)，是基于稀漿封層技術(shù)施工的技術(shù)發(fā)展而來，其施工工藝為按照相應(yīng)的配比將聚合物改性乳化瀝青與集料、填料、水以及外加劑拌和均勻后，采用專用設(shè)備攤鋪到瀝青路面上形成的薄層材料。微表處由于在養(yǎng)生固化結(jié)束之后，能夠承受車輛荷載的作用同時，不僅可以改善瀝青路面的抗滑性能，同時在防水、填充裂縫以及提高路面耐磨損能力方面具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，因此在公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中得到了廣泛的采用。對于微表處施工而言，由于材料種類多、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求高，因此對于微表處的設(shè)計施工帶來了新的困難，其中難度最高、質(zhì)量影響最關(guān)鍵的內(nèi)容就是做好配比設(shè)計，這也是提高微表處施工處理效果，改善路面技術(shù)狀況的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1 微表處配比設(shè)計原材料質(zhì)量要求

(1)改性乳化瀝青?，F(xiàn)階段在微表處配比設(shè)計過程中，改性乳化瀝青一般選擇使用慢裂快凝陽離子乳化瀝青。如果需要在施工作業(yè)現(xiàn)場加工乳化瀝青，可以按照下屬工藝流程進(jìn)行乳化瀝青的生產(chǎn)，見圖1。

圖1 工藝流程

對于乳化瀝青在用于施工作業(yè)前，必須對乳化瀝青的各項性能技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗檢測，具體技術(shù)指標(biāo)要求見表1所示。

表1 改性乳化瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)

(2)集料要求。微表處稀漿混合料配比設(shè)計中中集料一般選擇使用0～5 mm與5～7 mm兩種規(guī)格的集料，對于集料必須確保堅硬、粗糙、耐磨潔凈，集料的主要性能技術(shù)指標(biāo)見表2所示。

表2 集料主要技術(shù)指標(biāo)

(3)填料。填料應(yīng)該根據(jù)施工作業(yè)實際情況選擇礦粉、水泥、石灰或者是粉煤灰等材料，為了提高微表處的施工質(zhì)量，在工程項目施工中一般選擇使用具有化學(xué)活性的石灰或者水泥等填料。

(4)外摻劑。用于微表處配比設(shè)計的外摻劑主要有促凝劑與緩凝劑兩種，主要是為了調(diào)整微表處稀漿混合料中乳化瀝青的破乳速度。對于外摻劑的選擇使用應(yīng)該根據(jù)拌和攤鋪以及開放交通的需要選擇使用外摻劑。此外，為了提高微表處的其他技術(shù)性能，也可以適當(dāng)摻加使用抗剝落劑以及乳化瀝青改性劑等外摻劑。

(5)水。確保水質(zhì)潔凈無雜質(zhì)即可。

2 微表處稀漿混合料級配設(shè)計

對于微表處的配比設(shè)計一般選擇使用連續(xù)級配，在微表處的配比設(shè)計過程級配的選擇應(yīng)該根據(jù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中主要處理的內(nèi)容進(jìn)行確定，例如處理車轍與填封裂縫對于微表處的配比要求是不同的，國際稀漿封層協(xié)會根據(jù)大量工程實踐，提出了以下三種較為常用的微表處級配范圍，見表3。

表3 微表處級配組成參考范圍

3 微表處稀漿混合料配比設(shè)計

3.1 試驗方法的選擇

在微表處工程施工項目大量的工程實踐中，通?？刂莆⒈硖幭{混合料的油石比不超過5.5%，對于油石比的具體控制方式主要是首先根據(jù)稠度試驗、拌和試驗濕輪磨耗試驗和負(fù)荷車輪試驗來確定出合適的油石比范圍，然后再通過粘聚力試驗來確定最佳的用量。其具體配比設(shè)計流程如圖2所示。

圖2 微表處稀漿混合料配比設(shè)計流程

稠度試驗主要是對微表處稀漿混合料的攤鋪和易性進(jìn)行試驗檢測，按照ASTM及ISSA中的相關(guān)規(guī)定，微表處稀漿混合料的坍落稠度應(yīng)該控制在2～3 cm時，如果達(dá)不到2 cm，則表明用水量偏少，如果超過3 cm，則表明微表處稀漿混合料用水量偏高。

拌和試驗用于檢驗微表處混合料破乳速度和可拌和時間，現(xiàn)場的做法是從攤鋪機拌料箱內(nèi)取樣后立刻進(jìn)行拌和，記錄其可拌和時間，對于微表處混合料，要求對應(yīng)施工環(huán)境溫度下的可拌和時間不少于2 min。在工程施工過程中一般控制微表處稀漿混合料的拌和時間不小于1 min，初凝時間不超過15 min，如果需要調(diào)整拌和時間可以通過調(diào)整水泥用量的方式進(jìn)行，但盡可能控制水泥用量不超過3%。

濕輪磨耗試驗主要用來控制改性瀝青的最小用量，防止施工后集料的脫落，確保稀漿混合料的配比能夠滿足行車磨耗的需要，同時確保稀漿混合料中瀝青用量的充足。通常情況下要求浸水 1 h、6 d的要求磨耗值小于 540 g/m2、800 g/m2。

負(fù)荷輪試驗則是為了為防止微表處實施后出現(xiàn)泛油，確定微表處稀漿混合料中瀝青用量的最大值。采用負(fù)荷車輪試驗控制改性瀝青的最大用量，粘砂量測試值小于450 g/m2。

粘聚力試驗主要是確定微表處稀漿混合料的初凝時間和開放交通時間，確保微表處的早期養(yǎng)護(hù)和封閉交通的時間。對于微表處混合料，要求初凝時間(30 min)，粘聚力值不小于1.2 N·m;固化開放交通時間(60 min)，粘聚力值不小于2.0 N·m。

此外如果微表處稀漿混合料用于填補車轍、凹陷的混合料，還必須進(jìn)行輪轍變形試驗，并控制輪轍變形試驗寬度變化率小于5%。

3.2 目標(biāo)配比的具體設(shè)計

在通過稠度試驗、拌和試驗、濕輪磨耗試驗、負(fù)荷輪試驗、粘聚力試驗以及輪轍變形試驗后，將不同瀝青用量的lh濕輪磨耗值及砂粘附量繪制成關(guān)系曲線。以磨耗值接近技術(shù)指標(biāo)要求的瀝青用量作為最小瀝青用量Pbmin，砂粘附量接近技術(shù)指標(biāo)要求的瀝青用量為最大瀝青用量Pbmax，初步確定瀝青用量的可選擇范圍Pbmin～Pbmax。然后通過在瀝青用量的可選范圍內(nèi)選擇適宜的瀝青用量，以所選擇的瀝青用量檢驗混合料的浸水6 d濕輪磨耗指標(biāo)，用于車轍填充的增加檢驗負(fù)荷車輪試驗的寬度變化率指標(biāo)，不符要求時調(diào)整瀝青用量重新試驗，直至符合要求為止，最后在充分考慮氣候及交通特點的基礎(chǔ)上綜合確定混合料配方。

圖3 微表處最佳瀝青用量的曲線范圍

3.3 生產(chǎn)配比的調(diào)整

在完成目標(biāo)配比的設(shè)計之后，應(yīng)該按照根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計對于現(xiàn)場攤鋪施工作業(yè)提出的礦料用量比例，通過調(diào)整使礦料混合料的級配逼近目標(biāo)配合比，并確定篩料機的各項參數(shù)，以盡可能的實現(xiàn)施工現(xiàn)場的配比與目標(biāo)配比的一致性。

4 結(jié)語

微表處作為公路工程瀝青路面中較為常見的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對于改善路面服務(wù)功能以及使用壽命具有至關(guān)重要的影響作用。為了確保微表處施工后能夠發(fā)揮其應(yīng)有的功效，在配比設(shè)計中應(yīng)該在原材料選擇、級配范圍確定以及配比試驗驗證等方，詳細(xì)進(jìn)行指標(biāo)控制，提高微表處配比設(shè)計質(zhì)量，為微表處施工作業(yè)提供優(yōu)質(zhì)材料供應(yīng)。

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