淺談微表處混合料配合比設計

郭慧敏

（山西交通職業技術學院， 山西 太原 030031）

微表處是一種冷拌冷鋪的混合料，施工過程中呈稀漿狀態，為了能迅開放交通，要求混合料攤鋪后稀漿能迅速固化成型。

1 表層瀝青混合料試驗指標

1.1 可拌和時間

首先拌制混合料，在攪拌鍋內加入礦料和填料，攪拌均勻后加入水和添加劑，倒入改性乳化瀝青，并攪拌記錄時間。用力快速攪拌。當攪拌中感覺到手需要用力，且目測稀漿狀態混合料變得濃稠之時，即表明發生破乳，這個時間點就是可拌和時間。拌合直至可拌和時間結塊抱團，這個時間點為不可施工時間。對于上述試驗的溫度以及濕度需記錄。

1.2 稠度試驗與指標

微表處混合料既要有足夠的時間進行拌和，還要求有良好的施工性。若混合料過稀，會導致跑漿進而引發路面接縫不再直順，變得彎曲；甚至引發“出油”狀況，即細集料浮于路面面層上，導致混合料的攤鋪厚度失控。反之，過于粘稠的混合料會導致攤鋪工藝難以操作，進而形成觀感質量差的路面，還會導致于舊路表明黏結不夠牢固。在攤鋪施工中混合料稠度在不斷變化，施工中要求混合料稠度保持合適的狀態即范圍在2～3cm之內。

1.3 初凝時間試驗

將剛拌和均勻的微表處混合料立即攤在油毛氈上，并且要將混合料鋪平，開始計時，為初凝時間起點。初凝狀態是在室溫放置試件，采用濾紙按壓混合料表面觀察是否形成褐色斑點，如沒有形成則表明混合料已初步凝結；如出現則等待三分鐘繼續試驗，重復等待試驗操作直至半小時后如仍出現斑點，將試驗間隔延長為十分鐘，直至混合料初步凝結，記錄初步凝結時間點的溫濕度。

上述試驗進程中，如果混合料表層瀝青微粒發生水相分離，濾紙上將無斑點。這時說明，混合料以及固化并形成一定強度，此外，待混合料100%成型后即可判定其其他性能。可見，混合料初凝時間的判定尤為重要。

2 混合料性能的試驗與評價

2.1 濕輪磨耗損失（WTAT）

WTAT值為混合料中瀝青量的控制值，同時，WTAT值和瀝青量成反比，當WTAT值最大時，對應允許的最小瀝青用量。

2.2 負荷車輪黏附砂量（SA）

為了確定混合料的最大瀝青用量，從而進行負荷車輪黏附砂試驗。混合料黏附的砂量越多，說明混合料的瀝青用量越大。混合料的容許最大瀝青用量就是黏附砂量達到要求的最大值。

3 我國微表處材料用量范圍的確定

3.1 確定最佳乳化瀝青用量的技術指標

與熱拌瀝青混合料的設計不同，通過微表處混合料的各項技術指標得到的并不是一個最佳的乳化瀝青用量，而是一個允許的乳化瀝青用量范圍，設計人員需要根據具體情況（如使用場合、原路面狀況、氣候條件）等在這一范圍內確定最終的設計乳化瀝青用量。對于經驗豐富的設計人員，可以根據經驗直接確定設計乳化瀝青用量，然后使用上述技術指標進行檢驗。

3.2 油石比

我國很多單位在進行微表處混合料設計時，用于細封層（Ⅰ型）的油石比范圍一般在10%～16%之間，用于中封層（Ⅱ型）的油石比范圍一般在7.5%～13.5%內，對于粗封層（Ⅲ型），則為6.5%～12%內，上述取值范圍等同于國際稀漿封層協會規定。但在實際應用中的油石比一般在6.0%～8.0%之間（Ⅲ型），這個范圍更容易操作。

3.3 水泥、消石灰用量范圍

加入水泥、消石灰有利用改善混合料的拌和的性能，以及成型的速度。水泥、消石灰作為填料用于調整集料的級配，劑量不能過大。劑量過大會影響混合料的拌和性能和混合料稠度，且會使混合料成型后發脆，易脆裂。

經試驗表明，微表處混合料中水泥、消石灰用力在0.5%～1.0%之間為最合適范圍。

3.4 用水量范圍

國際稀漿封層協會認為應根據混合料稠度選擇合適的用水量，沒有提出用量范圍。我國普通稀漿分層的外加水量范圍規定為6%～11%。

為了滿足拌和時間及拌和狀態，應盡量減少水的用量。

3.5 攤鋪厚度與單位面積攤鋪量

對國內微表處應用情況的調查發現，Ⅲ型級配攤鋪厚度一般在8～10mm。

4 混合料的設計工序研究

4.1 工序一：合理選取原材料

要結合項目的氣候、施工場地、施工要求、原材料供應等具體特征，因地制宜的選用瀝青配方，與此同時，對于瀝青的添加劑、標號以及品種也應該合理選用。

為了保證微表處混合料的質量，礦料的選擇應注意以下要點：①必須采用硬質石料作為混合料中的粗集料用材，才能為微表處提供經久耐磨的抗滑表面；②微表處混合料對礦料的潔凈度要求很高，砂當量指標是微表處對礦料選擇的重要參考因素，礦料的砂當量必須要高；③將礦料合成級配控制在級配范圍的中間數值左右。

4.2 工序二：混合料的配方試驗

礦料應符合以上要求，需測定礦料的含水率。

按照《微表處和稀漿封層技術指南》中微表處混合料的試驗方法，礦料的總質量為100g，分別計算出各種礦料的用量，稱取若干份。在油石比范圍內，Ⅲ型級配油石比一般在6.0%～8.0%之間，不斷調整瀝青和改性乳化瀝青的摻入量（制定0.5%為每次變化量），同時變化添加劑的品種以及摻入量、改變每次的水摻入量，經過數次拌和試驗直到達到施工要求的可拌和時間。

如果經過多次改變添加劑以及用水量，混合料特性仍舊不能滿足施工要求時，則需要改變礦料組成或者混合料配方，甚至需要變更原材料的選用。

對于符合施工可拌和時間需要的混合料，在其100%成型后，可參照《微表處和稀漿封層技術指南》中規定的試驗方法，仔細檢查核對混合料中的油石比情況，保證瀝青和粗細集料之間握裹到位。對于油石比過大或是過小的情況，應該在瀝青用量的允許值之內，更換選取油石比數值適宜的混合料配方進行黏聚力試驗。最終確定出3～5個認為合理的混合料配方。

4.3 工序三：混合料最佳瀝青用量確定

允許的最小乳化瀝青用量Pmin是濕輪磨耗指標最接近要求值對應的破乳瀝青摻入量；反之，最大用量Pmax則是當黏附砂量指標最接近要求值時的破乳瀝青用量。在Pmin和Pmax的范圍內要合理考慮各種影響施工的要素，選擇合理的最大乳化瀝青用量。

通常來說，面臨舊路面泛油嚴重，以及舊路面瀝青為高標號瀝青的情況，可選用油石比偏小的混合料做微表處理；面臨舊路面貧油嚴重，以及舊路面瀝青破壞于老化嚴重的情況，可選用油石比偏大的混合料做微表處理；面臨舊路面漏水或者時空隙過大的情況，也可選用油石比偏大的混合料做微表處理。與此同時，對于交通量較大的路面可選用油石比偏小的混合料做微表處理，反之則選用油石比偏大的混合料。

結合上述要求，山西廣源高速公路為新開通的公路，且交通量大、荷載較重，建議采用較小的油石比。

5 總結

山西廣源高速公路所處地質條件特別復雜、高填深挖路段比較多、建成通車后交通量大、重車多，使瀝青面層出現了早期的破壞，需要及時進行養護，以免面層早期破壞的加大。

該微表處混合料的材料選擇：乳化瀝青采用殼牌70#基質瀝青，乳化劑為酰胺基胺類，聚合物改性劑2.5%SBS+2.5%SBR；礦料采用玄武巖，各礦料的摻配比例為：5mm-10mm:3-5mm:0-3mm:石粉=24：20：45：11，合成級配符合國際稀漿封層協會（ISSA）規定的微表處Ⅲ型級配要求。

通過試驗得知混合料拌和時間超過兩分鐘，符合施工操作對于攤鋪時間的規定；也可得知黏聚力值為25kg·cm，符合施工完成后短期內行駛車輛的要求；還可得知濕輪磨耗和黏附砂量符合要求。

結合上述分析，將混合料的配方制定如下：集料：乳化瀝青：水：水泥：外加劑=100：7.0：8：1：0.2。