超微表處配合比設(shè)計與路用性能研究

為分析瀝青路面超微表處養(yǎng)護效果，文章依托項目進行配合比設(shè)計，在養(yǎng)護前后開展現(xiàn)場檢測確定路用性能改善情況，根據(jù)超微表處的設(shè)計要求選取原材料，通過取樣檢驗原材料質(zhì)量，確定礦料級配和最佳油石比。通過在施工現(xiàn)場布置監(jiān)測斷面，分析監(jiān)測結(jié)果得出：養(yǎng)護后路面構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)大幅下降，行車噪音也有一定幅度下降，說明采用超微表處養(yǎng)護可有效改善路面抗滑和防水性能，并可降低行車噪音，取得了良好的應(yīng)用效果。

超微表處；配合比設(shè)計；路用性能；抗滑性能；降噪性能

U416.03A170573

作者簡介：

楊姣姣（1988—），工程師，研究方向：道路與橋梁施工。

0" 引言

瀝青路面長期暴露在大氣中，受車輛荷載重復(fù)作用和氣候更替周期性影響［1］，容易產(chǎn)生多種病害，降低路面使用性能。瀝青路面早期病害如果不能得到及時修復(fù)，由于水分滲入等原因會造成路面結(jié)構(gòu)的進一步破壞［2］，還會誘發(fā)交通事故。通過調(diào)查分析得出，在瀝青路面未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞前，由于多種因素的綜合作用會使道路在運營早期出現(xiàn)抗滑、抗?jié)B性能下降，若未及時養(yǎng)護后期容易出現(xiàn)水破壞等嚴重病害，導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)功能下降。在瀝青路面出現(xiàn)輕微破壞階段，若及時采取措施進行預(yù)防性養(yǎng)護，控制病害的進一步發(fā)展，可恢復(fù)路面防水、抗滑性能［3］，防止瀝青路面材料過早老化。我國絕大多數(shù)高等級公路采用瀝青路面，道路養(yǎng)護壓力大，養(yǎng)護費用高，而預(yù)防性養(yǎng)護可有效修復(fù)瀝青路面早期破壞，延長道路使用壽命。

早期采用加鋪罩面層的方式進行預(yù)防性養(yǎng)護，通過在瀝青路面表面攤鋪磨耗層等恢復(fù)路面使用性能［4］，然而，在罩面層施工期間，路面裂縫往往已經(jīng)較為嚴重，罩面層養(yǎng)護滯后，工后容易出現(xiàn)裂縫等病害。目前常用微表處和霧封層進行養(yǎng)護，微表處可有效提升路面抗滑性能，霧封層防水效果好，可有效延緩瀝青路面老化，但行車噪音大、抗滑性能不足。超微表處對微表處進行升級改進，從選材、配合比設(shè)計和施工技術(shù)等方面進行優(yōu)化，在具備傳統(tǒng)微表處技術(shù)優(yōu)勢的前提下，降低行車噪音，綜合提升瀝青路面的抗滑、防水、降噪等功能［5-6］，提高瀝青路面早期養(yǎng)護效果。本文以瀝青路面早期病害預(yù)防性養(yǎng)護為研究背景，綜合傳統(tǒng)養(yǎng)護方法的技術(shù)優(yōu)勢，合理確定乳化瀝青、集料、填料、外加劑比例，得出超微表處配合比。結(jié)合養(yǎng)護施工案例分析超微表處對路用性能的改善效果，確定超微表處的實用性。

1" 原材料選取

1.1" 改性乳化瀝青

超微表處選擇陽離子改性乳化瀝青，其中改性劑含量≥3%，改性乳化瀝青取樣檢測結(jié)果如表1所示。各指標檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，改性乳化瀝青可以選用。

1.2" 集料

超微表處粗集料最大粒徑≤10 mm，選用硬度大、強度高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的玄武巖軋制而成，其主要技術(shù)指標取樣檢測結(jié)果如表2所示。細集料應(yīng)滿足干燥、潔凈、有棱角等要求，選用玄武巖軋制得到，其主要技術(shù)指標取樣檢測結(jié)果如下頁表3所示。粗細集料各主要技術(shù)指標檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求，可以選用。

1.3" 外加劑

超微表處常用的外加劑有增稠劑、增韌劑、成膜劑、改性劑等，配合比設(shè)計中可以根據(jù)實際情況選用。增稠劑可以在超微表處混合料拌和過程中起到增稠作用，防止填料下沉，保證混合料性能穩(wěn)定；還可以改善混合料流變性能，根據(jù)現(xiàn)場施工情況調(diào)節(jié)混合料黏度，有利于改善施工性能。針對本文陽離子乳化瀝青，選用Q型有機增稠劑，經(jīng)試驗得出最佳摻量為2%～2.5%。增韌劑可提高超微表處材料成膜韌性，提升混合料與路面之間的結(jié)合效果。常用R型增韌劑主要成分為水性環(huán)氧樹脂，通過試驗確定最佳摻量為30%左右。成膜劑也可以提升超微表處材料與路面的結(jié)合效果，提升表面功能，本文選取T型合成樹脂成膜劑。改性劑可提升超微表處混合料的綜合使用性能，以快速恢復(fù)路面使用性能，本文選取SBS膠乳改性劑，可有效改善超微表處混合料的低溫抗裂性和疲勞特性。

超微表處配合比設(shè)計與路用性能研究/楊姣姣

1.4" 填料

為提升路面的抗滑、耐磨性能，提高車輛行駛安全，擬采用石英砂抗滑填料。石英砂主要成分為SiO2，硬度較高，具有良好的抗酸堿性能，化學(xué)性能較穩(wěn)定。本文選取20～40目和40～70目兩種規(guī)格的石英砂，經(jīng)取樣檢測其硬度為7.2，密度為2.658 g/cm3，堆積密度為1.573 g/cm3，熔點為1 760 ℃，均達到了設(shè)計要求，按照1∶1比例混合加入超微表處混合料。

2" 超微表處配合比設(shè)計

2.1" 礦料級配

超微表處集料粒徑分為0～3 mm、3～5 mm和5～10 mm三種規(guī)格，通過篩分試驗確定集料級配如表4所示。

2.2" 最佳油石比

選取上述原材料，分別選擇6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%五種油石比制備試件，開展?jié)褫喣ズ闹翟囼灪拓摵奢喣雺涸囼?。對比分析試驗結(jié)果得出油石比在7.2%～7.4%時，試件各項技術(shù)指標最優(yōu)，能保證超微表處混合料具有良好的技術(shù)性能，綜合分析確定最佳油石比為7.3%。

3" 超微表處養(yǎng)護路面使用性能分析

3.1" 抗滑性能

本文依托某高速公路瀝青路面養(yǎng)護項目，通過路面使用狀況調(diào)查，確定K30+050～35+600段采用超微表處進行預(yù)防性養(yǎng)護。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，該路段瀝青路面有裂縫、車轍等輕微病害，可通過預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)進行維修。按照上述配合比拌制超微表處混合料，現(xiàn)場施工嚴格控制施工質(zhì)量?？够阅苁菫r青路面的重要功能指標，本文選取瀝青路面破損較嚴重的K31+240～K32+240段作為試驗路段，每隔200 m選擇一個斷面對路面構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)開展檢測，與養(yǎng)護前檢測結(jié)果進行對比分析確定養(yǎng)護效果。瀝青路面構(gòu)造深度采用手工鋪砂法檢測，檢測結(jié)果見圖1所示，摩擦系數(shù)采用擺式摩擦儀測定，檢測結(jié)果見圖2。

由圖1可知，養(yǎng)護后路面構(gòu)造深度有小幅下降，這是由于改性乳化瀝青對路面宏觀構(gòu)造填充程度較高造成的。養(yǎng)護前各測點瀝青路面構(gòu)造深度平均值為0.52 mm，養(yǎng)護后平均值為0.46 mm，下降了0.06 mm。

由圖2可知，得出養(yǎng)護后路面摩擦系數(shù)有一定提升。養(yǎng)護前各測點摩擦系數(shù)平均值為0.54，養(yǎng)護后平均值為0.65，相較增加了20.7%，路面抗滑性能得到提升。分析原因是超微表處內(nèi)部含有大量抗滑填料，因此在構(gòu)造深度衰減的情況下，養(yǎng)護后路面抗滑性能仍然得到有效提升，說明采用超微表處養(yǎng)護后路面抗滑性能得到改善，養(yǎng)護效果較好。

3.2" 防水性能

仍選擇K31+240～K32+240段作為試驗段，每隔200 m取一個測點通過路面滲水試驗測定滲水系數(shù)。為進行對比分析，分別在養(yǎng)護前后開展檢測，檢測結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，得出超微表處養(yǎng)護后路面滲水系數(shù)明顯下降，路面防水性能得到大幅提升。養(yǎng)護前路面滲水系數(shù)平均值為72.7 mL/min，養(yǎng)護后平均值為11 mL/min，下降幅度為84.9%，路面防水性能得到大幅提升。路面防水性能提升可有效防止瀝青路面出現(xiàn)水破壞，延長瀝青路面使用壽命。

3.3" 降噪性能

行車噪音主要包括車輛自身噪音和輪胎噪音，其中車輛自身噪音主要來源于發(fā)動機，而輪胎噪音與路面結(jié)構(gòu)特性、行車速度和輪胎花紋直接相關(guān)。試驗表明，路面構(gòu)造深度越大，輪胎與路面摩擦產(chǎn)生的行車噪音也越大，進而影響行車舒適性。為檢驗超微表處的降噪效果，在K30+050～35+600段超微表處養(yǎng)護完工后，選取K31+300、K32+300、K33+300、K34+300四個監(jiān)測斷面進行噪音監(jiān)測，與養(yǎng)護前噪音監(jiān)測結(jié)果對比以確定降噪效果。在現(xiàn)場利用噪音檢測儀對行車噪音進行監(jiān)測，整理得出養(yǎng)護前后路面噪音監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。

對比分析圖4噪音監(jiān)測結(jié)果，得出在養(yǎng)護后路面行車噪音有一定幅度下降，說明超微表處降低行車噪音。養(yǎng)護前路面行車噪音平均值為76.7 dB，養(yǎng)護后路面行車噪音平均值為71.9 dB，下降幅度為6.3%，說明養(yǎng)護后路面行車噪音有一定幅度下降，超微表處具有一定的降噪能力，可進一步提升行車舒適性。

4" 結(jié)語

超微表處在傳統(tǒng)微表處技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化配合比設(shè)計，改進路面養(yǎng)護效果。本文依托工程項目，對超微表處配合比設(shè)計進行分析，并在施工現(xiàn)場開展檢測，對比分析路用性能檢測結(jié)果確定養(yǎng)護效果，得出以下結(jié)論：

（1）對比分析得出養(yǎng)護后路面構(gòu)造深度有小幅衰減，而摩擦系數(shù)平均增幅為20.7%，綜合分析得出采用超微表處養(yǎng)護后路面抗滑性能得到提升。

（2）采用超微表處養(yǎng)護后路面滲水系數(shù)從72.7 mL/min下降到11 mL/min，下降幅度達到84.9%，說明養(yǎng)護后大幅提升了路面防水性能，可有效防止水破壞，增加瀝青路面使用年限。

（3）養(yǎng)護后路面行車噪音有一定幅度下降，說明超微表處可降低行車噪音，提升行車舒適性。

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20240312