微表处在京福高速公路养护中的应用

2016-06-08杨秀伟张培

公路与汽运 2016年3期

关键词：微表处配合比设计公路

杨秀伟，张培

（日照职业技术学院建筑工程学院，山东日照 276800）

微表处在京福高速公路养护中的应用

杨秀伟，张培

（日照职业技术学院建筑工程学院，山东日照 276800）

摘要：微表处即聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术是一种经济、环保的预防性养护措施，具有施工方便、开放交通快、可有效修复车辙、节能环保及使用寿命长等特点，是高速公路养护中的一项有效措施。文中结合京福（北京—福州）高速公路禹城段维修工程，对微表处的配合比设计和施工技术进行介绍。

关键词：公路；微表处；路面养护；配合比设计

京福（北京—福州）高速公路禹城西幅于2003年大修以来，因交通量大、轴载大，造成部分路面破坏，过早出现坑槽、网裂等路面病害，为防止病害进一步扩大，确保路基功能的发挥，对该路段采用微表处技术进行预防性养护。

1　微表处材料

1.1聚合物改性乳化沥青

该工程采用天津壳牌沥青有限公司生产的施保妙牌乳化沥青，沥青含量为60%～65%，具有软化点高、针入度低等优点，适合北方地区的气候特点。其技术指标见表1。

1.2集料

微表处所用集料应清洁、干燥、无风化且相关指标满足规范要求，其中4.75 mm筛的合成矿料的砂当量不得低于66%。该工程采用章丘十九郞集料，其技术指标见表2。

表1　施保妙牌乳化沥青检测结果

表2　章丘十九郎石料检测结果

1.3填料

采用32.5号普通硅酸盐水泥，其性能满足相关规范的要求。

1.4水

施工拌和外加水采用可饮用水，不得使用盐水、工业废水、生活废水及含泥土的水。

2　配合比确定

2.1确定级配

该工程采用MS-3型级配（见图1）。

图1　章丘十九郎集料的级配

2.2试验确定配合比

2.2.1稠度试验

进行稠度试验（ASTM D3910及ISSA T106），检验稀浆封层混合料的摊铺和易性，确定配合比设计中的用水量。试验结果见表3。

从表3可以看出：水泥用量对乳化沥青的破乳时间有较大影响，通过改变水泥用量可起到调节集料级配、改善稀浆和易性的作用。当水泥用量为1%～1.5%（不宜超过3%）、乳化沥青用量为10% ～11%时，稀浆有合适的拌和时间。

表3　稠度试验结果

2.2.2湿轮磨耗试验

湿轮磨耗试验模拟行车轮胎与地面的磨耗作用，检验混合料配比能否满足行车磨耗的需求，可与负荷轮载试验一起确定混合料的最佳沥青含量。试验结果见图2。

图2　不同水泥用量下的湿轮磨耗试验曲线

从图2可看出：一方面，随着水泥用量的提高，湿轮磨耗值下降；另一方面，当水泥用量达到一定值后，磨耗值基本不再变化。因此，通过湿轮磨耗试验确定最佳水泥用量，可改善稀混合料的磨耗性及施工时所需的和易性。

浸水6 d的湿轮磨耗值是检验稀浆混合料性能的另一重要指标，表4为湿轮磨耗试验结果。

表4　湿轮磨耗试验结果

由表4可知：虽然改性乳化沥青的浸水1 h湿轮磨耗值能满足ISSA的相关要求，但浸水6 d湿轮磨耗值却不一定满足相应的要求，这就对微表处混合料设计提出了更高的要求。2.2.3负荷车轮粘砂试验（LWT）

该试验适用于控制稀浆混合料中沥青的最大用量。不同水泥用量下的试验结果见图3。

图3　不同水泥用量下负荷车轮试验结果

从图3可以看出：随着水泥用量的增加，负荷车轮试验曲线并没有显示出明显的变化，可见在确定水泥用量时可优先考虑湿轮磨耗试验。

2.2.4粘聚力试验

该试验用来确定稀浆混合料的初凝时间（稀浆混合料摊铺之后混合料粘聚力达到1.2 N·m的时间）和开放交通时间（稀浆混合料摊铺之后混合料粘聚力达到2.0 N·m的时间）。25℃时不同乳化沥青用量下粘聚力试验结果见图4。

图4　不同乳化沥青用量下粘聚力曲线

由图4可知：稀浆混合料90 min强度已达到较高水平，满足并超过通车要求，表明较高温度下进行微表处施工有利于尽快开放交通。

2.2.5综合确定配合比

根据试验结果，确定微表处的配合比为骨料∶水泥∶水∶改性乳化沥青=100∶1.5∶5∶11。

3　施工

3.1施工对原路面的要求

微表处是一种预防性养护，主要起到提高路面防水、防滑性能及改善路面平整度等作用，对于道路的承重结构起不到作用。为确保施工后路面质量，原路面本身需满足以下要求：1）具有足够的结构强度；2）具有良好的整体稳定性；3）原路面有较大面积破损（坑槽、脱粒、松散、泛油等）时应彻底刨除；4）裂缝深度大于5 mm时，应灌浆后进行施工。

3.2施工条件

前期准备工作完成后，要及时进行施工，且施工温度要满足要求。ISSA规定：在路面温度达到10℃且持续下降时，不允许进行微表处施工。但在路面或空气温度达到7℃且持续上升时，允许进行微表处施工。

3.3施工流程

微表处施工流程为封闭交通→打扫路面→摊铺→养护→开放交通。

3.4施工效果

该工程现场抽样调查结果见表5。检测结果表明微表处达到了预期效果。