超粘微表處在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用效果分析

作者簡介：譚 珠（1989—），工程師，主要從事公路工程建設(shè)管理工作。

摘要：超粘微表處是以常規(guī)微表處為基礎(chǔ)改良升級的新型預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)。為探究超粘微表處在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護中的實施及應(yīng)用效果，文章依托廣西某高速公路開展的超粘微表處預(yù)防性養(yǎng)護項目，從超粘微表處的原材料控制、配合比設(shè)計以及養(yǎng)護實施效果等方面進行全方位分析。研究表明，超粘微表處可以有效提升原路面路況水平，尤其是在抗滑性能水平提升上有顯著效果，該技術(shù)可以在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護中進行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：超粘微表處；高速公路；預(yù)防性養(yǎng)護

中圖分類號：U418.6

0 引言

常規(guī)微表處在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護應(yīng)用過程中普遍存在脫粒、泛油、性能衰減較快以及耐久性較差等問題，其核心問題是采用的瀝青材料不具備足夠的粘結(jié)性^[1]。超粘微表處作為常規(guī)微表處的升級進化版本，是在采用高黏復(fù)合改性乳化瀝青作為核心膠結(jié)料的基礎(chǔ)上，同時添加了纖維作為輔助措施，使其具備了超強的粘結(jié)力和良好的工作性能，可有效解決常規(guī)微表處的應(yīng)用缺陷，大幅度提升預(yù)防性養(yǎng)護的效果^[2-3]。

目前針對超粘微表處的研究聚焦在各類型高黏乳化改性瀝青的研發(fā)，如劉惠民^[4]研發(fā)的新型復(fù)合改性乳化瀝青可有效提升微表處的抗磨耗性和抗車轍性；李俊禧^[5]研發(fā)的高聚物改性乳化瀝青應(yīng)用在微表處上能夠顯著提升其抗滑性能。雖然目前針對超粘微表處開展了一定程度的研究，但其在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用規(guī)模卻仍屬于較為初級階段，這主要是由于相關(guān)高速公路養(yǎng)護從業(yè)人員對該技術(shù)缺乏深度了解。為更好地促進超粘微表處在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，本文依托超粘微表處在廣西某高速公路實施的預(yù)防性養(yǎng)護項目，對其技術(shù)應(yīng)用流程及養(yǎng)護實施效果進行全面分析，以期為相關(guān)高速公路養(yǎng)護從業(yè)者提供參考。

1 工程概況

廣西某高速公路于2018年通車運營，其路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土形式。該高速公路經(jīng)過數(shù)年運營，未出現(xiàn)較大結(jié)構(gòu)性病害，路面病害以集料輕微脫粒、瀝青膜剝落、輕微裂縫等早期典型病害為主。為進一步評價道路整體路況水平，高速公路運營方于2022年采用多功能檢測車對道路進行檢測評價，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，原路面的PQI、PCI、RQI、RDI等指標均為優(yōu)，僅有SRI這一指標為良，這表示原路面整體路用性能較好，僅抗滑性能水平呈現(xiàn)明顯衰落。運營管理方從道路安全性能方面考慮，需在短期內(nèi)盡快提升道路的抗滑性能。考慮對原路面進行銑刨重鋪會對原路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生不必要的擾動，同時對車輛正常通行也將產(chǎn)生較大影響，高速公路運營管理方綜合多方面因素決定對該路段實施預(yù)防性養(yǎng)護。超粘微表處的機械化施工程度較高，其施工快速高效，對道路交通影響較小，同時其整體加鋪厚度僅為1 cm，較銑刨重鋪更具經(jīng)濟性。綜合多方面考慮，決定選用超粘微表處預(yù)防性養(yǎng)護修復(fù)。

2 原材料

2.1 高黏復(fù)合改性乳化瀝青

高黏復(fù)合改性乳化瀝青具有兩大特點：（1）在材料上添加了高聚合物改性劑、復(fù)合增粘劑等特殊助劑；（2）在制備工序上增加了膠體磨剪切改性及特殊乳化工藝。基于上述特點，高黏復(fù)合改性乳化瀝青較普通乳化瀝青具備更好的粘結(jié)性能，這也是確保超粘微表處成功實施的關(guān)鍵。該項目所用高黏復(fù)合改性乳化瀝青檢測指標如表2所示。

2.2 集料

超粘微表處作為加鋪在瀝青路面上的功能磨耗層，對集料的耐磨性能有著更高要求。粗集料采用的是4.75～9.5 mm（1^#料）和2.36～4.75 mm（2^#料）兩檔粒徑規(guī)格的玄武巖石料，細集料采用的是0～2.36 mm（3^#料）石灰石，主要性能檢測指標如表3、表4所示。

2.3 水泥、纖維及拌和用水

水泥采用普通硅酸鹽水泥（PO.42.5），纖維采用聚丙烯短纖維（摻量為礦料用量的0.3%），拌和用水為常規(guī)自來水。

3 超粘微表處配合比設(shè)計

超粘微表處配合比設(shè)計是整個技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，其配合比設(shè)計流程與常規(guī)所用熱拌瀝青混合料有所區(qū)別，因此有必要對此進行說明，其具體設(shè)計流程如圖1所示，配合比設(shè)計過程中所涉及的相關(guān)指標技術(shù)要求參考《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073、2-2001）中的相關(guān)規(guī)定。

3.1 礦料級配設(shè)計

在各類材料篩分數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上參考同類型工程經(jīng)驗對超粘微表處進行級配適配，最終確定1^#料∶2^#料∶3^#料：水泥的材料比例為30∶13∶55.5∶1.5，合成級配結(jié)果如圖2所示。

3.2 用水量確定

用水量會對超粘微表處混合料拌和時的稀漿稠度產(chǎn)生關(guān)鍵影響，因此確定合適的用水量是確保超粘微表處具備良好工作性的前提。項目參考同類型工程應(yīng)用經(jīng)驗，選用8%的油石比和不同用水量拌和混合料并進行拌和試驗和粘聚力試驗，試驗結(jié)果如表5所示。

可拌和時間是混合料工作性能的評價指標，而粘聚力指標主要用于評價混合料能否快速成型達到滿足快速開放交通要求。從表4的數(shù)據(jù)變化趨勢來看，混合料可拌和時間受用水量增加的影響會逐漸延長。當用水量為7%時，混合料拌和后的流動性非常差，其可拌和時間也不滿足技術(shù)要求；當用水量為8%時，混合料的可拌和時間雖然滿足技術(shù)要求，但從混合料拌和外觀質(zhì)量來看，其成漿效果一般且整體成型效果不佳。此外，用水量7%和8%條件下的混合料均無法滿足粘聚力指標，無法達到快速通車的要求，這也從側(cè)面印證該用水量條件下混合料工作性能不佳的事實。只有用水量在7.5%的條件下，混合料既能滿足可拌和時間要求，又能保證混合料易于拌和，且能快速開放交通。綜合拌和試驗和粘聚力試驗結(jié)果，最終確定用水量在7.5%最為適宜。

3.3 最佳油石比確定

通過濕輪磨耗試驗和負荷輪粘附砂試驗可以確定超粘微表處的最佳油石比。項目參考同類型工程應(yīng)用經(jīng)驗，選擇了不同摻量的油石比開展1 h濕輪磨耗試驗和負荷粘附砂量試驗，試驗結(jié)果如圖3所示。

從數(shù)據(jù)變化趨勢來看，在油石比不斷增大的情況下，混合料的濕輪磨耗值會逐漸降低，而粘附砂量值則是逐漸升高。這是因為混合料中瀝青含量會因為油石比的增大而變多，其中充足的結(jié)構(gòu)瀝青可顯著強化集料在混合料體系中的粘附性，因此混合料不會產(chǎn)生較多脫粒現(xiàn)象，導(dǎo)致濕輪磨耗值降低。但如果油石比超出最合適的摻量，此時混合料內(nèi)所需的結(jié)構(gòu)瀝青已充足，而多余的瀝青會以自由瀝青的形式泛出在混合料試件表面，所以試件表面會粘附較多標準砂導(dǎo)致粘附砂量值較大。過低的油石比影響超粘微表處的使用性能，過高的油石比則容易造成瀝青材料的浪費，因此必須確定一個合理的油石比。超粘微表處1 h濕輪磨耗值和粘附砂量值的上限值要求分別為540 g/m²和450 g/m²，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)可確定瀝青用量容許范圍為6.9%～9.2%，綜合考慮取中值油石比8.0%為最佳油石比。

3.4 配合比檢驗

為驗證所選配合比是否滿足使用性能要求，按照選定配合比制備超粘微表處混合料進行性能檢測，檢測結(jié)果如表6所示。

超粘微表處的厚度僅為1 cm，其本身是作為一種功能層進行使用，所以一般不做抗車轍能力要求。但施工過程中為了保證路面的平整度要求，超粘微表處通常也會作為車轍填補料進行使用，所以在前述檢測指標基礎(chǔ)上增加了輪轍寬度變形率對其抗車轍能力進行功能評價。從表6數(shù)據(jù)來看，所選配合比制備的混合料均滿足各項檢測指標的技術(shù)要求，這表示該配合比滿足超粘微表處混合料的使用要求。此外，由于現(xiàn)場氣溫、材料、溫度等影響，在施工中可以根據(jù)具體情況對配合比進行適當調(diào)整，以確定最終的配合比。

4 超粘微表處養(yǎng)護效果評價

為準確評價超粘微表處的養(yǎng)護實施效果，項目在超粘微表處實施完并通車1周后采用多功能檢測車對路況進行了檢測，同時將工后路況檢測數(shù)據(jù)與實施前路況檢測數(shù)據(jù)進行效果對比，檢測結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，原路面各路況評價指標在實施超粘微表處后均有所提升。原路面的PQI、PCI、RQI及RDI等路況指標原本等級水平為優(yōu)，所以各項指標數(shù)值在加鋪超粘微表處后提升幅度較小，增幅約為2%。但原路面SRI路況指標等級水平為良，SRI在加鋪超粘微表處后等級提升為優(yōu)，增幅達到5%。這說明超粘磨耗層作為一種預(yù)防性養(yǎng)護措施，對原路面的路況品質(zhì)可實現(xiàn)有效改善，尤其是在短期內(nèi)提升抗滑能力方面有顯著作用。

5 結(jié)語

超粘微表處作為普通微表處的升級版本，其所用原材料質(zhì)量、礦料級配及油石比等方面都有更為嚴格的限制。從整體實施效果來看，超粘微表處能夠快速提高路面的使用品質(zhì)，尤其是在抗滑性能恢復(fù)方面具備顯著效果，該技術(shù)在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護領(lǐng)域具備良好推廣基礎(chǔ)。需要強調(diào)的是，本文僅從超粘微表處的配合比設(shè)計及具體應(yīng)用效果方面進行了全面討論，但超粘微表處現(xiàn)場攤鋪的施工質(zhì)量控制、施工環(huán)境要求等方面的控制也尤為重要，項目在具體應(yīng)用時應(yīng)結(jié)合項目環(huán)境予以嚴格監(jiān)控，以確保超粘微表處的養(yǎng)護效果能夠得到充分發(fā)揮。

參考文獻：

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[5]李俊禧.高聚物改性乳化瀝青制備及混合料性能試驗研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2020.