微表处技术在高速公路养护中的应用分析

2016-07-13王可

湖南交通科技 2016年2期

关键词：技术措施沥青路面公路工程

王　可

(现代投资股份有限公司工程管理部，湖南长沙　410004)

微表处技术在高速公路养护中的应用分析

王可

(现代投资股份有限公司工程管理部，湖南长沙410004)

摘要：随着我国高速公路突飞猛进的发展，高速公路养护已经引起了社会的广泛关注。微表处技术作为一种新型的公路养护技术具有其他养护技术难以比拟的优势。阐述了微表处技术是一种性能优良的养护技术，其性价比较高，施工简单，养护效果优良。

关键词：公路工程；微表处技术；沥青路面；养护工程；技术措施

1微表处技术概述

高速公路沥青路面常年处于风吹日晒的状况下，受到雨淋和冻融的侵蚀，路面的稳定性和平整性都受到了损害，此外加上车辆荷载作用，会造成路面开裂和积水现象，轻则影响行车的舒适性，重则影响行车的安全性和可靠性，所以加强公路养护，提高公路沥青路面的稳定性变得极为重要，微表处技术应运而生，而且在公路养护中的应用范围越来越广。微表处技术作为一种新型的高速公路沥青路面养护技术，主要是采用乳化沥青、集料、填料、水和添加剂，按照一定的比例进行搅拌，并且均匀摊铺在高速公路沥青罩面层。微表处技术具有施工快速、工艺简单方便的优点，而且能够达到节约资源、零污染的目的。微表处技术能够最大限度地修复高速公路沥青路面的病害，改善路面的抗滑能力和抗磨耗能力。微表处技术不仅要求乳化沥青具有很好的性能，而且对封层技术和使用性能有了更高的要求。微表处技术的改进主要体现在3个方面，具体情况如表1所示。

表1 微表处技术优点一览表序号优点1提高了养护材料的弹性和高低温性能,增加了一个磨耗层。新路面增加摩擦,提高抗滑性能2真正的全程环保:在常温下施工,没有毒烟雾、粉尘、噪音污染,没废水外排,从而减少昂贵石料的使用,降低工程造价,显著降低基本消除早期水损坏的发生3具有更好的抗磨性能和更高的路面早期强度4缩短了开放交通的能力,凝固时间大大减低。微表处混合料摊铺后可在较短的时间内开放交通,具体的时间因各个工程的实际情况而有所不同。(通常12.7mm厚的封层在24℃以上、湿度50%以下时可在1h内开放交通,承受车轮碾压,但不可有刹车、起步或转弯)

微表处作为乳化沥青稀浆罩面的最高级形式是在稀浆封层基础上发展起来的预防性养护方法，主要经历了以下几个发展流程：原始稀浆封层技术、稀浆封层技术、微表处技术，微表处技术能够进行整个路面的摊铺，而且增加了防水面，有效阻止水分下渗。微表处养护技术适用于重要交通道路的预防性养护，如高速公路、城市干线、机场跑道等。

2微表处技术分类

微表处技术按照不同标准可以分为3种：纤维微表处技术、微表处修复车辙技术、低噪声微表处技术。

2.1纤维微表处技术

纤维微表处技术主要是在传统微表处技术发展起来的，主要是稀浆夹杂料内添加了纤维，有效改善沥青胶体布局。纤维具有较强的吸附能力，能够在不改变原有路面强度和稳定性的基础上较好地改善稀浆夹杂料的高温不变性、低温抗裂性、耐久性，可以有效地抑止和延缓反射裂痕呈现，提高了道路的使用寿命，为车辆提供舒适、安全、可靠的行车环境。

2.2微表处修复车辙技术

微表处修复车辙技术主要是利用聚合物改良乳化沥青[1]，并且利用专用设备进行沥青摊铺，具有施工快速，成本低而且修复效果好。一般情况下，车辙横断面一般为“V型”，具体施工过程中，混合浆体粒径骨料会在摊铺箱内经搅拌按照厚度变化呈正态分布进行摊铺，同时在辙槽上方形成预留拱度，为混合料经受行车荷载进一步压密作出预留。

2.3低噪声微表处技术

微表处时发现行驶中车内噪声与热拌热铺沥青路面相比明显增大，大大影响了路面行驶舒适性。低噪声微表处技术主要是为了降低施工过程中的噪音音量，提高行车舒适性，同时也能够充分发挥微表处预防性养护技术的作用。不但确保了同样具有传统微表处一样的较大的构造深度，具有良好的抗滑性能，同时，与传统微表处相比，噪音能够降低5%～8%。

3微表处技术试验流程

3.1集料

集料主要是对微表处技术需要的材料进行选择，石料作为微表处技术的骨架材料，其颗粒大小直接决定了封层厚度。石料颗粒的大小应该适中，如果细集料相对较少，空隙较大，乳化沥青的毛细吸力很难满足要求[2]。此外，石料内部的内部阻力和粘聚力能够保证矿料级配的质量。集料的选择一定要满足坚硬耐磨、干净、粗糙的特点。集料选择首先要考虑碱性石料，而碱性石料主要包括两种石灰岩和玄武岩。

3.2改性乳化沥青、填料和添加剂的选择

改性乳化沥青在微表处技术主要功能是起到粘结作用[3]，乳液和矿料在混合搅拌摊铺过程中应该均匀、不离析，而且应该处在流动状态，而且能够将成型时间控制在60 min范围内。填料在微表处技术中主要功能是改善级配，提高稀浆混合料的稳定性，并且能够提高封层强度，填料分为化学活性和非化学活性填料，作为非化学性的石灰岩矿粉级配如表1所示。

表1 非化学性的石灰岩矿粉级配一览表石灰岩矿粉孔径/mm分计筛余/%通过率/%0.2001000.101.598.5<0.10 99.80

添加剂主要指有机酸、碱、无机盐、高分子聚合物，主要功能是加快或者适当减缓乳化沥青的破乳速率，还可以满足开放交通时间的要求，提高路面的安全性和可靠性。

3.3室内试验研究

室内试验研究的主要目的是研究混合料的技术性质和使用性能，找出一个最优化的配合比例。通常情况下，混合料的油石比不应该小于5%，乳液用量不应该小于10%。室内试验研究主要包括：稠度、拌和、湿轮磨耗、负荷车轮和粘结力等试验。试验流程图如图1所示。

图1　稀浆混合料的配合比设计试验流程图

稠度试验作为稀浆混合料的基本试验，主要采用“锥体试验”的方法进行检验乳化沥青混合材料的摊铺和流动性能。搅拌试验是为了确定沥青混合料的可搅拌时间和初凝时间，为沥青用量提供必要的参数依据，搅拌试验的主要影响因素是温度和水泥用量。湿轮磨耗试验主要通过模拟车轮和路面的磨耗试验来确定磨耗损失系数，微表处技术要求浸水1 h的WTAT值不大于538 g/m2，浸水6 dWTAT值不大于807 g/m2。负荷车轮试验主要功能是确定沥青用量的上限，以热砂粘附量为检验标准。粘聚力试验主要用来测定试件的最大扭矩。

3.4试验结果分析

经过适当的试验可以对微表处混合材料进行强度分析，通常情况下，将110 ℃下的养生试件在40 ℃条件下的稳定性和可靠性作为乳化沥青混合材料的强度评价体系。为了进一步提高试验结果的可靠性和安全性，实际实验过程中还可以加入马歇尔试验，保证通车状态下沥青路面的Tmax大于200 N·cm。

4微表处技术施工

4.1工程概述

某高速公路工程位于京港澳线K1532+000～K1537+500之间，总长度约为双向5 km，而且交通量比较大，车辆重载和超载的现象比较严重，在投入使用多年之后，出现了裂缝、拥包、坑槽和车辙等病害，降低了使用性能和路面安全性。高速公路养护单位采用微表处技术进行公路养护，采用的方法是分段摊铺，摊铺宽度为7.5 m，摊铺的厚度为10 mm。微表处技术要在养护之后1～2 h内开放通车。

4.2微表处技术的准备

微表处技术在施工期间先要对原有路面进行修补和清洁，做好施工材料和施工设备的准备。微表处技术的施工材料准备，应该对施工矿料进行过筛，筛掉直径大的石料，并且将矿料铺摊在洁净的地面上，杜绝混凝土掺杂的现象产生。填料质量要保证细度和含水量满足要求，其中直径小于0.01 mm的石料含量应该不少于80%。机械设备在使用之前要进行必要的标定工作。施工用水选用饮用水，pH值应该控制在7左右，而且不会出现碱味。

4.3微表处技术施工流程

微表处技术的具体施工流程如图2所示。

图2　微表处技术施工流程图

微表处技术首先要将养护路段进行车辆封锁，做好清扫和放样工作，其中摊铺作为微表处技术最为关键的技术，其重要性不言而喻。本文主要讲摊铺过程，首先要进行放样划线，调整相关宽度，按照从左到右的顺序画出控制线。然后进行装料施工，将乳化沥青、填料、水和添加剂按照试验好的比例装入相应的料箱，并且保证矿料的温度均匀。摊铺过程中应该井然有序，从起点向控制线进行，确认设备高度和开度能够满足要求，适当调节稀浆分向其的流向，配合水量调节出适中的分享器流向。摊铺之后进行人工找平，保证混合料搅拌均匀。

4.4微表处技术养护成型

微表处施工养护成型时间要根据混合料中水分的多少进行确定，通常情况下，当粘结力达到1.5 N·m的时候就定义为初凝，当达到2.5 N·m的时候可以开放交通。养护成型技术最关键要看乳化沥青的性能，通常情况下，在路面养护处铺设必要的蒸发剂可以有效缩短水分蒸发时间。摊铺结束之后，风越大，养护成型所需要的时间越短，沥青路面开放时间越短。养护成型期间禁止车辆进入，此外还可以采用撒砂的方式提高成型速率，路面成型以后应该平整、密实、无松散，而且路面纵横衔接平顺，表面粗糙，无光滑现象。

4.5微表处跟踪观测情况及技术养护注意事项

在后期微表处跟踪观测(图3)中发现：部分路段微表处施工处出现磨耗层脱落、横向接缝松散等病害，接缝处局部渗水，导致磨耗层与原路面离析松散。