微表處抗水損壞影響指標及控制標準研究

田成瑞

（山西長興路橋工程有限公司，山西 長治 046000）

我國瀝青路面的大幅度發展，逐漸從新建發展到建養同步的階段，舊的路面進入了預防性養護階段，微表處的使用也大面積推開[1]。在不增加過多費用的情況下，微表處用于維修養護效果更為明顯，可以改善原路面的行車舒適性，提高路面的抗滲水性能及路面的摩擦性能[2-4]。路面微表處水損壞后，路面的主要病害為剝落，剝落后，路面的行駛舒適性明顯下降，通行能力嚴重降低。黃志軍[5]等人研究表明，SBS、SBR改性乳化瀝青微表處層與原路面的黏結性能過低，抵抗開裂、脫皮、掉落性能過差，需要添加其他外摻劑提高其黏結性能。呂大偉[6]等人認為，微表處混合料中摻入水性環氧添加劑后，抗水損壞性能、抗磨耗性能、黏結性能得到大幅度的提高。所以，具有良好配伍性和抗水損害能力是保證微表處罩面耐久性的必要條件，研究微表處的水損壞將會成為微表處研究與發展的一個重要方向。

目前，已有大量研究人員對瀝青用量與微表處抗水損壞能力建立了相關關系，認為過低的瀝青用量必然對微表處層產生水剝落現象，所以，瀝青用量不得小于設計瀝青用量的-0.1%。

微表處的抗水損壞能力以濕輪磨耗試驗來評價，計算磨耗損失率來確定微表處抗水損壞的能力。本文主要以濕輪磨耗試驗方法研究不同混合料級配和混合料集料的含泥量對微表處混合料性能的影響，提出相關控制指標。

1 原材料

5～10 mm、3～5 mm粗集料選用玄武巖石料，0～3 mm細集料采用石灰巖制作的機制砂，集料性能試驗結果見表1；水泥采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，性能見表2；殼牌SBS改性乳化瀝青性能見表3。

表1 集料物理性能指標試驗結果

表2 水泥試驗結果

表3 SBS改性乳化瀝青試驗結果

2 試驗方案

2.1 級配對微表處抗水損壞能力影響評價

選擇粗、中、細3種級配，分別通過試驗得出最佳油石比，進行濕輪磨耗試驗，分析研究3種級配對微表處混合料抗水損壞能力的貢獻。3種級配見表4、圖 1。

表4 粗、中、細3種混合料級配

圖1 3種微表處礦料級配曲線

2.2 混合集料含泥量對微表處抗水損壞能力影響評價

本文選用中間級配，配制4份合成集料，對此4份集料水洗并過0.075 mm篩，計算4份合成集料0.075 mm以下部分質量。取一定量的礦粉過0.075 mm篩，取篩下部分備用。以4份合成集料中去除0.075 mm以下部分的質量為基準，稱取4份礦粉0.075 mm以下部分，對稱好的4份礦粉篩下物分別用黏土替換0%、5%、10%、15%，再對應摻回4份合成集料中，形成不同黏土含量的混合集料。采用中間級配的設計油石比6.5%進行試驗，過程中適當調整用水量，保證微表處混合料的流動狀態。最后采用濕輪磨耗試驗評價黏土含量對微表處抗水損壞性能的影響程度。

2.3 微表處集料黏土含量控制標準確定

為了進一步研究不同黏土含量對砂當量、亞甲藍測定值的影響，本文對替換后的4種混合集料通過篩分分別篩出4種0～3 mm集料，用于亞甲藍的測定，篩出0～5 mm集料，用于砂當量測定。以6 d濕輪磨耗損失不大于800 g/m2為控制標準，確定微表處用集料亞甲藍控制標準及砂當量控制標準。

3 試驗結果及分析

3.1 級配對微表處混合料抗水損壞性能試驗結果分析

本文分別采用粗、中、細3種級配設計的油石比，分別為6.4%、6.5%、6.7%，進行濕輪磨耗試驗，試驗結果見表5。

從表5可知，通過60 min、6 d的濕輪磨耗試驗，試驗結果均滿足《微表處和稀漿封層技術指南》60 min濕輪磨耗損失不大于540 g/m2，6 d濕輪磨耗損失不大于800 g/m2。另外，發現60 min時，細級配掉粒最嚴重，粗集料掉粒最小，浸水6 d后，粗級配掉粒最嚴重，細級配掉粒相對最小，以上3種級配試驗結果相差均不大，表明級配對微表處抗水損壞性能的影響不大。相對60 min浸水，6 d浸水后，水對瀝青與集料浸潤、剝離程度更為明顯，所以6 d的濕輪磨耗損失比60 min的大些。

3.2 混合集料含泥量對微表處混合料抗水損壞性能試驗結果分析

圖2 濕輪磨耗損失隨黏土比例的變化曲線

以級配2，最佳油石比6.5為基準，成型微表處濕輪磨耗試驗，進行60 min、6 d的浸水，測定不同含泥量情況下試件的濕輪磨耗損失率。試驗結果見圖2，濕輪磨耗后的樣品見圖3～圖6。

圖3 黏土替換0%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖4 黏土替換5%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖5 黏土替換10%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖6 黏土替換15%，6 d浸泡濕輪磨耗

從圖2可知，浸水60 min的試件經濕輪磨耗后，不同含量黏土的試件濕輪磨耗損失率基本趨于一致，而浸水6 d的試件，隨黏土含量的增加，濕輪磨耗損失率先緩慢增長，后增速大幅度提升。主要原因為，試件成型后，60 min浸水不能使水很好地滲透進入微表處結構內部，對瀝青與集料的黏結剝離效果還尚未表現出來，當浸水6 d后，混合集料內部的黏土越多，吸水性越強，在集料與瀝青間隙中殘留越高，水對微表處集料剝離能力越強，最終表現為高黏土含量的微表處層抗水損壞能力最差。對以上兩個時間相比，采用6 d濕輪磨耗損失率評價微表處抗水損壞能力效果最好。

3.3 微表處集料黏土含量控制標準結果及分析

根據篩分出的0～3 mm或0～5 mm集料，進行砂當量或亞甲藍試驗，試驗結果見表6。表6中替換黏土占0～3 mm、0～5 mm混合集料的比例表示混合集料可以篩分出0～3 mm集料，也可以篩分出0～5 mm，可分別得出使用0～3 mm集料或0～5 mm集料時的亞甲藍控制值或砂當量控制值。

表6 不同黏土替換比例的亞甲藍值與砂當量測定值

從表6可知，采用6 d濕輪磨耗損失率不大于800 g/m2控制微表處混合料的抗水損壞性能時，通過插值計算，替換黏土占0～3 mm混合集料的比例為0.33%，替換黏土占0～5 mm混合集料的比例為0.26%，亞甲藍控制值為7.9 g/kg，砂當量控制值為76.5%。

所以，微表處采用0～3 mm細集料時，細集料中黏土含量以亞甲藍不大于7.9 g/kg控制；微表處采用0～5 mm細集料時，細集料中黏土含量以砂當量不大于76.5%控制，即可避免黏土的過量存在對微表處抗水損壞能力的影響。

4 結論

a）微表處級配對混合料抗水損壞能力的影響相對較小，改變級配的粗細程度對60 min、6 d的濕輪磨耗損失均不大。

b）WTAT（6 min）不能很好地評價微表處抗水損壞性能，浸水6 h后，水分對微表處層產生很好的浸潤，WTAT（6 h）對不同含泥量的微表處抗水損壞能力表征能力明顯。

c）控制細集料中黏土含量，微表處采用0～3 mm細集料時，細集料中黏土含量以亞甲藍不大于7.9 g/kg控制；采用0～5 mm細集料時，細集料中黏土含量以砂當量不大于76.5%控制。