微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

任興榮

（石家莊市京昆石太高速公路管理服務(wù)有限公司，石家莊050000）

1 引言

在各種交通工具荷載和環(huán)境因素的共同作用下，瀝青路面逐漸出現(xiàn)不同嚴(yán)重程度、不同類型的道路病害，如網(wǎng)絡(luò)裂縫、沉降、車轍、垂直和水平裂縫等。預(yù)防性瀝青道路日常養(yǎng)護(hù)技術(shù)是目前我國高速公路瀝青路面日常管理的重點(diǎn)內(nèi)容。預(yù)防性瀝青道路日常養(yǎng)護(hù)方法的種類有很多，微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)是目前最常用的一種養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它不僅可以有效地改善高速瀝青路面使用性能，而且有利于延長高速公路瀝青路面的正常使用壽命[1]。

2 工程概況

某高速公路后期養(yǎng)護(hù)處理工程第一期試驗(yàn)段路線全段長約11.36 km，雙向6 車道，設(shè)計道路行車最高速度100 km/h，全段道路采用雙層新型瀝青路面。為了確保該路段使用雙層瀝青路面的后期使用性能處于良好的狀態(tài)，減少后期高速公路養(yǎng)護(hù)維修成本，決定對其采用一種新型微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

3 工程實(shí)踐

3.1 原材料

3.1.1 瀝青

根據(jù)瀝青使用工藝規(guī)范DB62/T 3129—2017《公路瀝青路面微表處設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》，微表處使用的材料是經(jīng)有機(jī)溶劑聚合物化學(xué)溶劑乳化改性的塑料產(chǎn)品瀝青。塑料瀝青產(chǎn)品、瀝青配料和其他骨料的瀝青在攪拌、攤鋪和碾壓速度上必須滿足規(guī)范要求，混合料攪拌過程中必須均勻確保不容易脫水破乳、不容易脫水離析、流動性，且攪拌狀態(tài)良好。

3.1.2 集料

要求石料具有堅固、耐磨等性質(zhì)并且清潔、干燥，石料的級配一般為中粒式或粗粒式（JTJ E32/ES3），其成型厚度約為5 mm 或10 mm。工程項(xiàng)目粗粒細(xì)集料主要采用優(yōu)質(zhì)潔凈的紅色玄武巖，細(xì)粒粗集料則主要采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r作為粉末材料，并保證集料各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足工程施工要求。

3.1.3 填料

礦粉選用優(yōu)質(zhì)天然石灰?guī)r磨制而成的優(yōu)質(zhì)礦粉，所用優(yōu)質(zhì)礦粉必須干燥、疏松、均勻而且無絮狀和微結(jié)團(tuán)。滿足設(shè)計要求的礦粉可以充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)礦粉性能，改善塑料封層薄膜混合物與料級均勻匹配，提高塑料封層薄膜混合料的使用強(qiáng)度，同時具有較好的穩(wěn)定性。

3.2 施工工藝

3.2.1 拌和

微表處混合料的可施工性是指混合料在拌和的過程中，能在乳化瀝青破乳之前有足夠的時間將各種成分?jǐn)嚢杈鶆颍⒃谄迫檫^程中使瀝青充分均勻地裹覆和黏附在集料上，并且在混合料攤鋪過程中具有足夠的和易性，使稀漿成型為均勻、光整的鋪層。

3.2.2 攤鋪和碾壓

攤鋪過程中需要打開噴水器濕潤路面以達(dá)到降溫除塵的作用。封層機(jī)在試鋪階段時應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)好攤鋪速度、混合料用量、封層厚度，并使攤鋪箱與攪拌器的生產(chǎn)率保持一致，攤鋪箱中混合料的容量應(yīng)保持為攤鋪箱容積的1/2，并且滿足稀漿混合料施工用量和厚度要求。微表處技術(shù)破乳成型時會產(chǎn)生一定的空隙，對交通壓力較大的路段而言，其上循環(huán)荷載的作用會促使空隙自然彌合；但對于交通壓力較小的路段而言，應(yīng)在瀝青顆粒剛破乳后與液體相近時采用3～5 t 的膠輪壓路機(jī)以5～8 km/h 的行進(jìn)速度進(jìn)行碾壓，以此來保障其密實(shí)度[2]。

3.2.3 接縫處理

考慮到路面攤鋪平整度和攤鋪完整性的基本要求，施工時攤鋪縱向和橫向接縫之間應(yīng)同時進(jìn)行橫向搭縫連接處理，但縱向搭接處的寬度相差不宜過大，接縫處的高度相差不宜過大，不能超過6 mm。隨著現(xiàn)代攤鋪施工機(jī)械性能的逐步提升，攤鋪尾部厚度將逐漸大量增加，并逐漸呈現(xiàn)出大細(xì)集料多、粗集料少的變化規(guī)律。因此，在下一次進(jìn)行攤鋪前，應(yīng)首先選擇一塊軟質(zhì)的鐵皮作為覆蓋攤鋪尾部正常攤鋪厚度的一層攤鋪材料表面，以便于確保鐵皮前端與攤鋪表面厚度變化完全對齊，從而可以實(shí)現(xiàn)下次攤鋪尾部厚度的有效控制。

3.3 路用性能研究

1）在橡膠瀝青封層表面覆蓋微表面，可有效減少碎石脫落，保證行車安全。如果微表處面積過小時，橡膠瀝青碎石密封層將無法完全覆蓋，導(dǎo)致碎石脫落，影響行車安全；但是，當(dāng)微表面積過大時，會造成資源浪費(fèi)，不符合經(jīng)濟(jì)性要求。為了研究微表面積的攤鋪量對橡膠瀝青封層脫落率的影響，本文通過刷涂試驗(yàn)確定合理的微表處用量，以保證橡膠瀝青碎石封層被完全覆蓋，確保橡膠瀝青封層使用壽命，提高預(yù)防性養(yǎng)護(hù)質(zhì)量[3]。

為研究微表處面積對橡膠瀝青封層碎石脫落率的影響，本文采用濕輪磨耗儀進(jìn)行橡膠瀝青封層掃刷試驗(yàn)，通過試鋪法對掃刷試件微表處用量進(jìn)行初步確定，通過觀察微表處表面的厚度以及對橡膠瀝青碎石封層的裹覆程度，微表處上層的用量分別為6 kg/m2、8 kg/m2、10 kg/m2、12 kg/m2，具體如表1所示。

表1 橡膠瀝青碎石封層攤鋪微表處前后脫落率

通過圖1 的分析可以發(fā)現(xiàn)，橡膠瀝青密封層的脫落率與微表處使用量有關(guān)。鋪設(shè)微表處后，橡膠瀝青碎石封層的脫落率明顯降低，隨著微表處使用量的增加，橡膠瀝青碎石封層的脫落率逐漸降低并趨于穩(wěn)定，微表處上層的用量在12 kg/m2時，膠瀝青密封層的脫落率最小為1.5%。研究結(jié)果表明，微表處可以很好地解決橡膠瀝青碎石封層的礫石脫落問題，延長路面的使用壽命。

圖1 橡膠瀝青碎石封層的脫落率

2）該項(xiàng)目位于潮濕且炎熱的地區(qū)，日交通量較大，因此，在設(shè)計路面表面功能時，應(yīng)充分考慮路面的抗滑性能。室內(nèi)抗滑性能試驗(yàn)的指標(biāo)主要是結(jié)構(gòu)深度和摩擦擺值[4]。采用高速擺式摩擦系數(shù)測定儀作為濕滑檢測動力裝置，采集高速路面濕滑相關(guān)檢測信息，具體如表2所示。

表2 瀝青路面抗滑性能測試結(jié)果

根據(jù)表2 中的數(shù)據(jù)，在微表處施工后，平均測得的擺值為62.8，與施工前的40.8 相比有顯著改善。結(jié)果表明，微表處技術(shù)的應(yīng)用有助于提高路面的抗滑性能。為了保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，本文采用人工鋪砂法測量瀝青路面的表面構(gòu)造深度來評價路面的抗滑性能。具體如表3所示。

表3 橡膠瀝青碎石封層的構(gòu)造深度

從圖2 可以看出，橡膠瀝青密封層的構(gòu)造深度與微表處使用量有關(guān)。隨著微表面處理量的增加，橡膠瀝青封層的構(gòu)造深度逐漸減小并趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)榈[石密封層之間的間隙由微表面填充。隨著微表面積的增加，礫石之間的構(gòu)造深度填充后，路面使用性能得到提高，由圖2 可知，微表處上層的用量在10 kg/m2時，膠瀝青密封層的構(gòu)造深度最好為0.68 mm。因此，表面構(gòu)造深度主要取決于微表處的使用量，與礫石封層碎石的粒徑無關(guān)。

圖2 橡膠瀝青碎石封層的構(gòu)造深度

4 結(jié)語

本文從原材料、施工工藝和質(zhì)量控制3 個方面對微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用展開研究，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和分析，得到以下結(jié)論：

1）性能良好的原材料保證微表處技術(shù)對高速公路養(yǎng)護(hù)后具有較好的抗滑、抗?jié)B能力提高路基表層防水，有效緩解強(qiáng)風(fēng)降雨等不良天氣造成的道路表層瀝青混合料的疲勞損傷。

2）通過濕輪磨耗試驗(yàn)對微表處上層用量分別為6 kg/m2、8 kg/m2、10 kg/m2、12 kg/m2的橡膠瀝青封層掃刷試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著微表處使用量的增加，橡膠瀝青碎石封層的脫落率逐漸降低并趨于穩(wěn)定，微表處上層的用量在10 kg/m2時，膠瀝青密封層的脫落率最小為1.5%。

3）橡膠瀝青封層其表面功能與微表處使用量緊密相關(guān)。微表處上層的用量在12 kg/m2時，膠瀝青密封層的構(gòu)造深度最好為0.68 mm，因此，微表處使用量控制在10～12 kg/m2，可以有效減少碎石剝落，提升原路面抗滑耐磨的性能，以保證路面行車安全。