微表处在沥青路面预养护中的应用研究

文／京藏高速公路张家口管理处 张江斌

关键字:高速公路；微表处；沥青路面；预防性养护

1 工程概况

某高速公路起点桩号K34+358，终点桩号K241+556，设计行车速度100km/h，路基宽25.5m，双向四车道设计，路面行车道为2*2*2.75m 宽，硬路肩宽2*3.00m，土路肩宽2*0.75m，其余为中央分隔带和路缘带，设计荷载为汽车-超20 级，挂车-120。本合同段起止桩号为K110+500~K121+24，长度10.74km，考虑到本合同段交通量日益增大，超载超限车辆增加，且沥青路面运行过程中开始出现局部坑槽、裂缝等病害，为延长沥青路面使用寿命，提升本合同段沥青路面防水抗滑稳定性能，决定进行微表处罩面预防性养护处理。

2 微表处混合料设计

沥青路面微表处养护施工应根据路面属性、技术状况、施工环境、气候条件、技术要求等进行混合料配合比设计，并拟定科学可行的微表处养护施工技术方案。在微表处稀浆混合料中集料主要发挥骨架支撑作用，集料的级配要求直接关系到微表处养护路面防水抗滑稳定性能。本公路沥青路面微表处养护施工所使用MS-Ⅲ型集料级配最大公称粒径9.5mm[1]，对于高等级公路罩面及车辙填充等均较为适用。

按照微表处沥青路面养护施工经验进行各种材料使用量的确定，并根据路面状况、交通荷载、施工温度等进行稀浆混合料配合比调整，本工程合同段微表处养护施工所用矿料量为15kg/m2，改性乳化沥青使用量为1.15kg/m2，填料掺加比0.3%，拌和用水掺量9.5%，油石比7.75%。稀浆混合料拌和时间、粘聚力等性能指标的测定结果表明，其拌和时间为135s，30min 和60min 粘聚力为1.6N·m 和2.5N·m，车轮砂量粘附量为315g/m2，浸水1h 和6d 后湿轮磨耗损失值为310g/m2 和525g/m2。各项性能指标试验结果均符合设计技术要求及相关规范。

改性乳化沥青是微表处施工主要的粘结材料，须选择慢裂快凝型阳离子乳化剂，并根据气候条件及交通通行规模选择SBR 乳胶改性剂[2]。

3 微表处施工

3.1 施工准备

本工程微表处养护层厚度8~10mm，为防止在行车荷载影响下微表处养护层开裂变形，甚至剥离原路面，对原路面强度有较高要求，若原路面强度较差，则应先补强处理。原路面所存在的深度不足15mm 的车辙无需处理，对于深度超出15mm 的车辙应通过微表处混合料完全填充后再进行微表处罩面处理；对于深度超出40mm 的严重车辙，必须先填充处理达设计平整度后再罩面。

由于微表处摊铺机主要以体积进行材料量计量，而混合料拌和依据质量比，为此微表处养护施工前必须进行摊铺机标定处理。为增强微表处养护层和原路面结构的粘结性，必须彻底清洁原路面，清理完毕，还应根据摊铺宽度、路幅等沿摊铺方向确定出摊铺机行进路线。本工程沥青路面微表处养护施工所使用的机械设备主要有RL085 型微表处摊铺机，装载机，鼓风机，清扫车，高压水枪，胶轮压路机，自卸汽车，吊车，乳化沥青罐车等。

3.2 摊铺施工

在摊铺机中装好混合料并将其开至施工起点，并使摊铺箱与待施工路面紧贴，开启发动机后带动拌和器与摊铺槽的螺旋分料转动，各组材料随后进入拌和器拌和，通过螺旋分料的转动方向的调整，拌制好的混合料均匀进入摊铺槽，待摊铺槽装满1/2 后开动摊铺机，并按照1.5 ～3.0km/h 的速度前进摊铺，摊铺过程中通过调节摊铺速度和拌和速度，使摊铺槽内混合料体积始终为槽容积的1/2。摊铺结束后应及时用橡胶耙人工找平，尤其注意摊铺施工路段的起点、终点、接缝处等特殊位置。摊铺机内任意一组材料用完后必须及时关闭输料控制开关和拌和器，并停止摊铺，并将摊铺机驶离摊铺现场。由施工人员铲除摊铺施工末端1m 范围内混合料，准备预留横向接缝。

3.3 碾压施工

微表处混合料破乳成型后往往会留下较大空隙，对于交通量较大的路面，在反复行车荷载影响下，大部分空隙会自动弥合，但对于交通量不大的停车场等区域，必须在沥青微粒刚破乳成膜后性质接近液体而非固体时通过3~5t 胶轮压路机按5~8km/h 的速度碾压下封层，以增强压实效果。

3.4 接缝处理

本合同段沥青路面微表处预防性养护纵向裂缝和摊铺路线一致，其处理质量直接影响微表处罩面层的外观及性能，尽可能将纵缝设置在标线处并被标线所覆盖，并在摊铺箱下加铺一块铁皮，摊铺机械驶离施工现场后拿走铁皮和铁皮上面的混合料，开始下一车摊铺时，自上次终点倒回3m 再开始摊铺。

合同段微表处罩面预防性养护施工结束并开放交通后，微表处表面会发生正常的轻微掉粒现象，如无掉粒，可能是混合料拌和过程中油石比过大所致；如掉粒严重，则说明油石比可能过小或乳化沥青存在质量问题[3]，若运行环境温度较低、降雨，也会引发严重掉粒，所以，合同段微表处罩面施工必须关注天气变化。对于罩面施工中漏铺的区域，如果用破乳混合料以人工方式补铺，也会出现粒料脱落现象，应用刚拌制好的未破乳的混合料及时修补并刮平处理。

4 施工质量检测

合同段养护施工结束以及竣工通车后应按照试验规程和行业标准进行质量检测及路面渗水系数、车辙深度、构造深度等的跟踪监测，从而对合同段微表处养护施工效果及沥青路面抗渗性、抗滑性、抗车辙性等进行全面而客观地评价。

4.1 渗水系数

合同段沥青路面渗水系数指标的检测在养护施工前后及竣工通车9 个月后通过路面渗水测试仪进行，检测结果表明，养护施工前检测点处路面渗水系数分别为8.4、9.0、9.0、9.3、8.6、8.9、9.6、8.2，渗水系数均值为8.87，而养护施工后及竣工通车9 个月后检测点处路面渗水系数均降至0，微表处沥青路面养护施工效果十分显著，使沥青路面防水性能显著改善。

4.2 车辙深度

沥青路面车辙深度试验主要将检测横杆横跨在车辙上部，所测量出的横杆与车辙底部距离即为车辙深度。

根据合同段微表处养护施工前后车辙深度实验结果，微表处养护能有效降低沥青路面车辙深度，工后沥青路面车辙深度比原路面降低了49.75%，但通车9 个月后在路面结构自重及行车荷载等的影响下车辙又有加深趋势，但仍比微表处养护施工前车辙深度浅。检测数据表明，微表处养护对于沥青路面车辙能有效修复并防止其反弹，提升沥青路面抗车辙能力。

4.3 构造深度

采用沥青路面构造深度测试仪进行合同段微表处施工前后路面构造深度检验，从而对微表处养护施工技术对路面构造深度改善及路面抗滑性能的提升进行全面评价。本合同段微表处养护施工前各测试点路面构造深度均值为0.75mm，养护施工后路面构造深度均值提升为1.20mm，竣工通车3 个月及9 个月后路面构造深度分别为1.14mm 和1.11mm。检测结果表明，微表处养护施工能使沥青路面构造深度显著提升，但通车后路面构造深度又有不同程度的下降，且下降及衰减幅度明显减缓，路面抗滑性能有了较长时期的保证。

5 结论

本公路沥青路面微表处罩面预防性养护施工实践表明，微表处处理技术既能提升沥青路面抗磨抗滑性能，还能降低能源消耗，通过较小费用的投入就能有效延长沥青路面使用寿命，比传统养护方式性价比更高，对于沥青路面车辙、微小裂缝等既有病害的修复也最为经济和有效。随着设计及施工方对微表处罩面预防性养护处理技术更加深入的研究和掌握，其必将在国内公路预防性养护领域广泛应用。