微表处混合料配比试验技术研究

杨菊芳

(壳牌(中国)有限公司)

0 引言

微表处作为公路工程路面养护新技术，是基于稀浆封层技术施工的技术发展而来，其施工工艺为按照相应的配比将聚合物改性乳化沥青与集料、填料、水以及外加剂拌和均匀后，采用专用设备摊铺到沥青路面上形成的薄层材料。微表处由于在养生固化结束之后，能够承受车辆荷载的作用同时，不仅可以改善沥青路面的抗滑性能，同时在防水、填充裂缝以及提高路面耐磨损能力方面具有明显的技术优势，因此在公路路面预防性养护中得到了广泛的采用。对于微表处施工而言，由于材料种类多、技术标准要求高，因此对于微表处的设计施工带来了新的困难，其中难度最高、质量影响最关键的内容就是做好配比设计，这也是提高微表处施工处理效果，改善路面技术状况的关键环节。

1 微表处配比设计原材料质量要求

(1)改性乳化沥青。现阶段在微表处配比设计过程中，改性乳化沥青一般选择使用慢裂快凝阳离子乳化沥青。如果需要在施工作业现场加工乳化沥青，可以按照下属工艺流程进行乳化沥青的生产，见图1。

图1 工艺流程

对于乳化沥青在用于施工作业前，必须对乳化沥青的各项性能技术指标进行试验检测，具体技术指标要求见表1所示。

表1 改性乳化沥青的主要技术指标

(2)集料要求。微表处稀浆混合料配比设计中中集料一般选择使用0～5 mm与5～7 mm两种规格的集料，对于集料必须确保坚硬、粗糙、耐磨洁净，集料的主要性能技术指标见表2所示。

表2 集料主要技术指标

(3)填料。填料应该根据施工作业实际情况选择矿粉、水泥、石灰或者是粉煤灰等材料，为了提高微表处的施工质量，在工程项目施工中一般选择使用具有化学活性的石灰或者水泥等填料。

(4)外掺剂。用于微表处配比设计的外掺剂主要有促凝剂与缓凝剂两种，主要是为了调整微表处稀浆混合料中乳化沥青的破乳速度。对于外掺剂的选择使用应该根据拌和摊铺以及开放交通的需要选择使用外掺剂。此外，为了提高微表处的其他技术性能，也可以适当掺加使用抗剥落剂以及乳化沥青改性剂等外掺剂。

(5)水。确保水质洁净无杂质即可。

2 微表处稀浆混合料级配设计

对于微表处的配比设计一般选择使用连续级配，在微表处的配比设计过程级配的选择应该根据预防性养护中主要处理的内容进行确定，例如处理车辙与填封裂缝对于微表处的配比要求是不同的，国际稀浆封层协会根据大量工程实践，提出了以下三种较为常用的微表处级配范围，见表3。

表3 微表处级配组成参考范围

3 微表处稀浆混合料配比设计

3.1 试验方法的选择

在微表处工程施工项目大量的工程实践中，通常控制微表处稀浆混合料的油石比不超过5.5%，对于油石比的具体控制方式主要是首先根据稠度试验、拌和试验湿轮磨耗试验和负荷车轮试验来确定出合适的油石比范围，然后再通过粘聚力试验来确定最佳的用量。其具体配比设计流程如图2所示。

图2 微表处稀浆混合料配比设计流程

稠度试验主要是对微表处稀浆混合料的摊铺和易性进行试验检测，按照ASTM及ISSA中的相关规定，微表处稀浆混合料的坍落稠度应该控制在2～3 cm时，如果达不到2 cm，则表明用水量偏少，如果超过3 cm，则表明微表处稀浆混合料用水量偏高。

拌和试验用于检验微表处混合料破乳速度和可拌和时间，现场的做法是从摊铺机拌料箱内取样后立刻进行拌和，记录其可拌和时间，对于微表处混合料，要求对应施工环境温度下的可拌和时间不少于2 min。在工程施工过程中一般控制微表处稀浆混合料的拌和时间不小于1 min，初凝时间不超过15 min，如果需要调整拌和时间可以通过调整水泥用量的方式进行，但尽可能控制水泥用量不超过3%。

湿轮磨耗试验主要用来控制改性沥青的最小用量，防止施工后集料的脱落，确保稀浆混合料的配比能够满足行车磨耗的需要，同时确保稀浆混合料中沥青用量的充足。通常情况下要求浸水 1 h、6 d的要求磨耗值小于 540 g/m2、800 g/m2。

负荷轮试验则是为了为防止微表处实施后出现泛油，确定微表处稀浆混合料中沥青用量的最大值。采用负荷车轮试验控制改性沥青的最大用量，粘砂量测试值小于450 g/m2。

粘聚力试验主要是确定微表处稀浆混合料的初凝时间和开放交通时间，确保微表处的早期养护和封闭交通的时间。对于微表处混合料，要求初凝时间(30 min)，粘聚力值不小于1.2 N·m;固化开放交通时间(60 min)，粘聚力值不小于2.0 N·m。

此外如果微表处稀浆混合料用于填补车辙、凹陷的混合料，还必须进行轮辙变形试验，并控制轮辙变形试验宽度变化率小于5%。

3.2 目标配比的具体设计

在通过稠度试验、拌和试验、湿轮磨耗试验、负荷轮试验、粘聚力试验以及轮辙变形试验后，将不同沥青用量的lh湿轮磨耗值及砂粘附量绘制成关系曲线。以磨耗值接近技术指标要求的沥青用量作为最小沥青用量Pbmin，砂粘附量接近技术指标要求的沥青用量为最大沥青用量Pbmax，初步确定沥青用量的可选择范围Pbmin～Pbmax。然后通过在沥青用量的可选范围内选择适宜的沥青用量，以所选择的沥青用量检验混合料的浸水6 d湿轮磨耗指标，用于车辙填充的增加检验负荷车轮试验的宽度变化率指标，不符要求时调整沥青用量重新试验，直至符合要求为止，最后在充分考虑气候及交通特点的基础上综合确定混合料配方。

图3 微表处最佳沥青用量的曲线范围

3.3 生产配比的调整

在完成目标配比的设计之后，应该按照根据目标配合比设计对于现场摊铺施工作业提出的矿料用量比例，通过调整使矿料混合料的级配逼近目标配合比，并确定筛料机的各项参数，以尽可能的实现施工现场的配比与目标配比的一致性。

4 结语

微表处作为公路工程沥青路面中较为常见的预防性养护技术，对于改善路面服务功能以及使用寿命具有至关重要的影响作用。为了确保微表处施工后能够发挥其应有的功效，在配比设计中应该在原材料选择、级配范围确定以及配比试验验证等方，详细进行指标控制，提高微表处配比设计质量，为微表处施工作业提供优质材料供应。

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［2］余剑英，柯昌银，陈斌，等.微表处稀浆混合料抗裂性能的研究［J］.公路，2010，(3):172-175.

［3］彭小红，娄建.微表处在京港澳高速河南某段沥青路面养护中的应用［J］.建材与装饰，2013，(4).