微表處的施工技術(shù)研究

周　鑫

摘要：分析了微表處的破乳機理，研究了微表處的施工注意事項。為微表處的推廣使用和施工提供參考。

關(guān)鍵詞：微表處；改性劑；乳化劑

1 概述

微表處(Microsurfaceing)是一種由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和外加劑按合理配比拌和并攤鋪到原路面上,達到迅速開放交通要求的薄層結(jié)構(gòu)。微表處技術(shù)70年代在歐洲出現(xiàn)，80年代進入美國，如今已經(jīng)成為美國30多個州、加拿大及其它很多國家和地區(qū)高等級公路的主要養(yǎng)護手段之一。該技術(shù)進入我國以后，已經(jīng)在山西、河北、四川等省份的高速公路養(yǎng)護工程中得到了應(yīng)用，表現(xiàn)出了良好的使用效果，同時也發(fā)現(xiàn)一些問題。由于該技術(shù)在我國尚屬于起步階段，有必要進行深入的研究，以促進該技術(shù)在我國的健康發(fā)展。

2 稀漿混合料的破乳機理

乳化瀝青是一種將瀝青以極小微粒狀態(tài)均勻而穩(wěn)定地分散于乳化劑水溶液中的乳狀液。電離的乳化劑分子可以使瀝青微粒表面帶電。帶電微粒間的靜電排斥作用是乳化瀝青可以穩(wěn)定而不破乳的原因。以陽離子乳化劑中常有的二胺類物質(zhì)為例，其在酸性條件下可以發(fā)生如下反應(yīng)Ｒ-ＮＨ-Ｃ3Ｈ6-ＮＨ2+Ｈ+Ｒ-ＮＨ-Ｃ3Ｈ6-ＮＨ3+從而使親水的一端帶上正電荷。隨著Ｈ+濃度的增大，反應(yīng)不斷向右進行，ζ電位不斷增大，乳液本身也就越穩(wěn)定。酸性石料由于普遍具有較好的抗磨耗能力而在微表處混合料中得到廣泛采用。在有水存在的情況下，酸性石料表面的Ｈ帶一個正電荷離去，使石料表面帶負電荷。它易于吸附水中游離的乳化劑分子或Ａｌ3+、Ｃａ2+等金屬陽離子，從而可以使石料表面的負電荷相對減弱。酸性石料中的硅還可以與Ｈ+發(fā)生如下反應(yīng)Ｈ2ＳｉＯ42-Ｈ+Ｈ3ＳｉＯ4-Ｈ+Ｈ4ＳｉＯ4Ｈ+Ｈ5ＳｉＯ4+石料中的鋁、鐵等成分也可以與Ｈ+發(fā)生類似反應(yīng)，即隨著Ｈ+濃度的不斷增大，石料表面可以從帶負電變?yōu)閹д姾?。?dāng)帶正電的陽離子乳液與帶負電的石料相遇，瀝青微粒吸附到集料表面，乳液迅速破乳，水與瀝青分離并逐步蒸發(fā)。微表處混合料的破乳過程主要是石料與乳液之間的靜電相互作用過程，石料與乳液表面電荷的正負與強弱是決定破乳速度的關(guān)鍵，集料砂當(dāng)量、乳液ｐＨ值、水泥和消石灰、Ａｌ2(ＳＯ4)3和乳化劑水溶液等對拌和時間的影響也主要是通過改變石料與乳液表面電荷強弱來實現(xiàn)的;此外，可以改變微粒的能量(如溫度)、改變微粒運動阻尼(如摻加聚乙烯醇等增稠劑)的因素也影響稀漿混合料的破乳速度。

3 微表處施工工藝研究

微表處是利用改性瀝青的特性，將骨料、乳液、填料和水等原料按照一定比例調(diào)制成糊狀、流態(tài)均勻的稀漿混合料，并將其均勻鋪筑在路面上。微表處的攤鋪厚度一般為５～１０ｍｍ。經(jīng)過乳液與骨料裹腹、破乳、分離、析水、蒸發(fā)、固化等過程，從而形成密實、堅固、耐磨的道路表面層。

微表處施工工藝不但用于瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護，微表處混合料可以修復(fù)路面的流動性車轍，可以為行車提供一個平整的、耐磨的、粗糙的表面，可以有效防止路表水的下滲，微表處層與原路面結(jié)合緊密，沒有剝離現(xiàn)象，完全可以滿足高速公路預(yù)防性養(yǎng)護和恢復(fù)路表功能的要求。還用于粗粒式或貫入式路面的封層。這種封層能與底面牢固結(jié)合，可用于高等級公路地方道路的表面層。但是由于微表處施工工藝的特殊性，不能提高原有道路的結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性。因而，微表處的施工必須在保證原有道路強度和穩(wěn)定性符合設(shè)計要求的情況下進行。

微表處的施工溫度在１０°Ｃ以上。如果在低溫、陰濕季節(jié)施工，應(yīng)采取一定措施提高早期強度，加速路面成型，做好早期養(yǎng)護。

微表處施工機械單一，不需要設(shè)立龐大的拌和站，不污染環(huán)境，不會引起路面發(fā)生油包波浪。

微表處混合料的拌和時間受集料砂當(dāng)量、施工時的環(huán)境溫度、外加劑等的影響巨大。

采用砂當(dāng)量高的集料可以減少乳化劑用量，降低生產(chǎn)成本；針對工程實際使用的集料，應(yīng)通過大量的室內(nèi)試驗選取對砂當(dāng)量敏感性較弱、對外加水較敏感的乳液配方。

乳化瀝青配方設(shè)計所用石料必須是工程實際采用的石料;施工現(xiàn)場石料的砂當(dāng)量變化范圍不易超過±2%。

應(yīng)采用可能遇到的最高施工溫度進行室內(nèi)拌和試驗以確定乳液配方，在可能的情況下應(yīng)盡量選用溫度敏感性較弱、對水的作用較敏感的乳化瀝青配方。

Ａｌ2(ＳＯ4)3等緩破劑應(yīng)與石灰、水泥等配合使用，其用量范圍應(yīng)通過室內(nèi)拌和試驗確定。

石料不同，最適宜的乳化劑也會不同，應(yīng)通過室內(nèi)試驗，選擇既好用又經(jīng)濟的乳化瀝青配方，一種乳化劑包打天下的做法是不科學(xué)的，不但會增加生產(chǎn)成本，而且還可能會造成施工困難，無法保證工程質(zhì)量。

合理選擇改性劑，經(jīng)驗表明加入合適的改性材料能改善瀝青的高溫和低溫性能，增強了微表處混合料的耐磨耗能力、抵抗水損害能力、抵抗車轍能力和抗裂能力，各項性能指標(biāo)均優(yōu)于普通稀漿封層混合料。

總之，為了保證微表處施工的順利進行，應(yīng)最大程度地模擬現(xiàn)場情況，在室內(nèi)做詳盡的試驗設(shè)計，使拌和時間在合適的范圍內(nèi)，并在施工現(xiàn)場根據(jù)情況做適當(dāng)調(diào)整，保證施工的順利進行。

4 體會

微表處是一種預(yù)防性養(yǎng)護方法，適用于路面病害不太嚴(yán)重的場合。在進行微表處前，應(yīng)對原路面較寬的裂縫進行灌縫處理;車轍較深的路段應(yīng)首先采用微表處車轍填充作業(yè)，然后再做微表處罩面;用作車轍填充時，應(yīng)首先確定路面車轍不是結(jié)構(gòu)性車轍。

在道路路面出現(xiàn)微裂時，及時采用微表處，可以推遲該路的大中修時間，節(jié)省道路養(yǎng)護資金。

采用微表處施工，攤鋪1～2小時即可通車，對交通的影響極小。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程(ＪＴＪ052 2000) 人民交通出版社，2000.

[2]中華人民共和國交通部.公路工程集料試驗規(guī)程(ＪＴＪ052 2000) 人民交通出版社，2000.

[3]顧惕人等.表面化.科學(xué)出版社，1999

[4]沈鐘等.膠體與表面化學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社。