微表处在高速公路养护中的应用

2012-11-05李瑞

山西建筑 2012年14期

李瑞

(山西交通职业技术学院，山西太原 030031)

0 引言

由于自然因素的影响及行车载荷的反复作用，路面的路用性能逐渐下降。因此，及时防治路面的各种病害，改善公路服务水平，延长道路使用寿命是当今养护工作的重点。

微表处技术是目前道路养护方法中最重要的一种，它不仅可以节省沥青和资金，又可以加快道路的养护速度，产生显著的经济性和社会效益。对各种病害道路采用微表处技术修复，不但可以降低路面透水性，治理和改善路面网裂，松散等功能性破坏，而且能提高路面平整度、增强其抗滑性和行车舒适性［1，3］。本文结合微表处技术，简要介绍乳化沥青在太旧高速公路上进行养护中的应用情况。

1 配合比设计

微表处的配合设计都是在实验室里完成的。实验室是整个养护中心的一个重要部门，它主要负责集料的选择、配合比的设计、最佳沥青用量的确定、最佳用水量的确定以及对乳化沥青生产过程的检测及生产后的乳化沥青的性能进行测试。

1.1 沥青的选择

微表处所选用的聚合物改性乳化沥青应根据集料的表面电荷等情况综合考虑，同时考虑到基质沥青必须符合重交通道路沥青的技术要求，选用AH-70号沥青。根据乳化沥青的发展技术，选用的是阳离子慢裂快凝型乳化剂［3］。

1.2 集料的选择

集料作为路面的养护材料，它主要是铺在道路表面，并直接与车轮相接触。为提高其抗滑耐磨性能，延长其使用寿命，应选择强度及硬度都很大，且干净耐磨的多棱角、表面粗糙耐磨的轧制石屑［2］。超规格粒径的颗粒要彻底清除。

集料每次都要集中堆放在一个固定的位置，并且要在集料上面加盖帆布。

其作用主要是:

1)在天气晴朗的时候，加盖帆布可以避免集料的水分蒸发，使集料处在最佳含水量范围内。

2)在阴雨天的时候，加盖帆布可以防止细集料被雨水冲走，而且也避免一些集料在雨水的作用下发生反应，形成硬、大块料。

因此，在对集料的选择过程中，我们对工程沿线各石料厂进行材料调查，本着“就近取材，因地制宜”的原则，选择具有坚硬、粗糙、耐磨等优点的玄武岩为集料。同时借助各种测试方法对所选集料进行化学成分及微观结构分析，研究沥青路面用集料矿物成分、孔隙率、表面构造、表面潮湿对粘附性的影响;依据国家技术标准，选择相应的石灰石矿粉。

1.3 沥青用量的确定

沥青的用量直接影响到道路养护的经济性和社会效益。沥青的用量过大，会使施工后的修复层出现泛油;沥青用量过小，不能保证需要的油石比，施工后骨料易脱落，混合料的耐磨耗能力和抗水损害能力越弱，湿轮磨耗值就越高。因此，为保证沥青的最佳用量，在实验室内可通过湿轮磨耗试验和负荷轮试验共同确定。湿轮磨耗试验保证试件浸水1 h，6 d的磨耗值分别不大于540 g/m2和800 g/m2来控制改性乳化沥青的最小用量。负荷车轮试验保证粘砂量测试值不大于450 g/m2来控制最大的沥青用量。

1.4 最佳用水量的确定

拌合水总量的多少直接影响着乳化沥青混合料的压实效果。但我国对于最佳拌合用水量的实验没有明确的规定，其大小是通过各地实验情况总结提出来的一个合适的范围。一般情况下，最佳含水量在12%～20%之间。

1.5 生产过程中的乳化沥青检测

在乳化沥青的生产过程中，要对生产出来的乳化沥青进行跟踪检测。原理上其主要检测指标有筛上剩余量和蒸发残留物，但由于现在随着乳化剂、改性剂及生产工艺的提高和生产设备的改进，检测得到的筛上剩余量远比国家规定的值小，所以很多乳化沥青生产者取消了这一检测。

蒸发残留物的检测主要是对生产过程中的乳化沥青的固含量进行检测。在检测的过程中，严格按照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》进行检验。

1.6 生产后的乳化沥青检测

生产完后的乳化沥青必须要将其温度降到一定范围后才能使用，否则温度太高，在施工中必会提前破乳，影响整个施工质量。

生产的乳化沥青放置24 h后，将其温度降低到常温后再进行检测。此时主要检测蒸发残留物、软化点(5℃)、针入度(25℃)、延度(5℃)及拌合时间的测量。最后通过粘聚力试验来确定摊铺后的乳化沥青混合料的初凝时间和粘聚力，确保车辙修复层的早期养护和固化开放交通时间。

2 乳化沥青的生产

每套乳化沥青的生产设备在投产前，都应根据设备性能和生产乳化沥青的技术要求，编制相对合理的乳化工艺。

乳化沥青的生产流程有分批作业和连续作业两种流程形式。相比而言，连续式乳化沥青生产能保证乳化剂水溶液连续不断的进入乳化机中，能满足快速生产的需求，因此现在很多养护中心都采取连续式沥青乳化生产线。

其生产流程见图1。

图1 连续式沥青乳化生产流程图

2.1 沥青罐

采用大容量的沥青罐(立式)，为使上下部沥青温度相差不是很大，防止其离析，在罐体上部设置搅拌器，桨叶可使沥青在罐中上下运动，达到温度均匀的目的，也可以防止分散在乳液中的沥青重新凝结成团。

2.2 导热油

通过燃烧柴油加热的方式，利用导热油对基质沥青进行加热，从而使沥青达到流动状态，为乳化沥青的生产提供原料。

2.3 皂乳的配制

乳化剂在乳化沥青中所占的含量较小，但对乳化沥青的生产、储存及施工均有较大影响。乳化剂与一定温度的水及盐酸被导入到配料罐中，通过搅拌器搅拌成所需的皂液，然后导入到皂液罐中备用。

2.4 添加剂和乳胶

添加剂和胶乳在乳化沥青的生产过程中对其进行改性，使其性能更好的满足要求，同时也可以减少成本。

2.5 乳化沥青的生产

通过主机控制，把沥青、皂液及乳胶泵送到配料罐中，通过胶体磨的定子，转子之间高速运动所产生的剪切力而引起研磨，分散的作用，使沥青经过机械的强力搅拌，剪切形成微小的颗粒悬浮在乳化剂水溶液中，成为“水包油”的乳液状。

3 微表处施工

在太旧高速公路养护施工中，我们结合山西省各养护中心的设备及经济性、操作性方面的因素，采用西安筑路机械有限公司生产的MS9稀浆封层机和美国VSS公司生产的Macropaver稀浆封层机对乳化沥青进行摊铺，最后采用YL16型轮式压路机对养护路面进行压实。

3.1 施工工序

对高速公路进行养护，应在不阻碍整个道路交通的情况下进行，因此首先对部分道路进行交通管制，然后对预修补路面进行修补和清洁处理。接着进行放样画线，机械设备加料并到位后再进行摊铺，并对摊铺不到位的地方进行局部人工处理，保证路面的平坦和一定的压实度。养护路面经过初期养护后即可进行胶轮碾压，待路面强度稳定后，就可以开放交通。

3.2 破乳速度

乳化沥青混合料在施工过程中要有合适的破乳速度。破乳速度太快，则混合料易结团硬化，若继续搅拌或拌和混合料，会使集料表面粘附的沥青膜剥落，导致施工无法顺利进行。破乳时间过长，则对开放交通不利。而且乳化沥青混合料在压实成型之后，必须根据天气情况养生1 h～3 h。

破乳速度除了与气温有关以外，还与所使用的矿料、乳化沥青的成分有很大的关系。所以，实验室确定的矿料及乳化沥青生产的配合比必须要通过大量的实验来确定。

3.3 拌和、摊铺

乳化沥青混合料是采用冷拌冷铺方法施工的。因此在配合比设计时应考虑乳化沥青的特性，控制好油石比和用水量。摊铺时采用专用摊铺机进行，混合料必须缓慢、均匀、连续不断的进行摊铺。当出现横断面不符合要求、构造物接头部分缺料、表面明显不平整、局部混合料明显离析情况时，可用人工局部找平或更换混合料。

另外，施工质量的好坏，在很大程度上有赖于一支高素质，能协调工作的施工队伍，取决于他们的经验、技巧和团队精神。其中，驾驶员不仅要有熟练的驾驶技术，还必须充分了解机械后方可进行操作，驾驶员必须熟知操作手发出的各种手势所表达的涵义，并及时启动、停止、加速减速及向左向右运动。而这一切都是驾驶员通过后视镜密切关注后方的工作进程，随时按需要调整机械的前进。操作手必须熟练的与驾驶员配合，通过按钮来控制乳化沥青、水、石料的流量，熟练控制摊铺机。