沥青微表处理方案

引言

随着沥青路面使用年限的增加、沥青路面不断老化，病害增加，使用功能不断降低。适时对沥青路面实施微表处，实践证明是一项较好的预防性养护技术。微表处作为一种经济、快捷、有效的道路养护新技术，能使原路面焕然一新，形成新的结构层，具有防水、耐磨、抗滑、恢复外观的功能，同时可修复原路面的多种病害，如网裂、车辙、泛油等，且可在常温下作业，施工季节长，摊铺后能迅速开放交通，对道路通行影响小。研究和总结微表处施工技术及质量控制，对改善沥青路面使用性能、延长其使用寿命、节约投资，具有十分重要的意义。长期以来人们对早期沥青路面预防性养护的意义认识不足，习惯于在路面出现损坏后才开始进行维护修理。实践证明，采用适当的配套措施、选择合理的养护手段，加强沥青路面的预防性养护，是保持路面状况良好、延长公路使用寿命的必要前提。

微表处作为预防性养护的有效方法之一，主要应用在改善路面的抗滑性能、降低路面渗水、进行车辙修复等方面。因微表处厚度仅l cm左右，实施微表处技术不能增加路面抵抗变形的能力，期望1 cm左右厚的微表处能治百病是不现实的。因此，必须确定一个微表处的合理适用范围，不能什么样的病害路段都用微表处进行处理。拟实施微表处的路段应满足以下条件：

(1)原路面结构强度必须满足要求。为保证微表处实施效果，就要求拟进行微表处的路段道路结构强度必须满足要求，否则应首先进行补强处理。应在分析病害成因的基础上选择沥青层挖补、基层翻修甚至路基土的换填等方式进行处理，然后再进行微表处罩面。以济枣公路为例，在实施微表处前对拟实施路段根据路面病害情况进行钻芯取样分析，发现部分路段的基层强度不足。据此，对出现严重病害路段进行局部铣刨并加铺沥青面层，然后再在病害处理后的路面上实施微表处。截止2007年底，该路段微表处使用效果良好。

(2)原路面存在的裂缝、坑槽、龟裂、网裂等病害必须事先进行修补、灌缝处理。试验证明，原路面上宽度大于5 mm的未处理裂缝、坑槽、龟裂、网裂、严重车辙、拥包、波浪等沥青路面病害，在通车l～2个月左右便会反射到表面上。(3)当桥面为沥青混凝土铺装时，若路面湿度较大情况下实施微表处工程，因微表处具有封水效果，会将沥青面层的水分封住，在车辆荷载作用下，会加速桥面混凝土的破损。

2.1集料的选择

微表处成败与否的关键是集料．由于其功能是制造一个封闭、粗糙的表面，石料的耐磨耗性特别重要。故微表处所用集料，特别是粗骨料部分应该使用耐磨耗的硬质石料，这与中国对高速公路沥青面层用粗集料应采用耐磨耗的要求相同。

微表处用集料应采用耐磨损的硬质石料，特别是粗骨料部分应该使用耐磨耗的硬质石料。优质的微表处集料，我们通常采用石灰石、玄武岩石二级破碎料按照一定比例混合后，进行三级破碎，并满足ISSA标准中的Ⅲ型标准级配要求（压碎值＜28%；洛杉矶法磨耗值＜30%；磨光值＞42；磨碎面=100%；细长扁平颗粒含量＜10%）

规范要求集料的砂当量不低于65％，高于对普通稀浆封层用集料砂当量不低于45％的要求。也高于规范中高速公路沥青面层用细集料砂当量不小于60％的要求。对不同砂当量值的集料进行湿轮磨耗试验，结果表明：砂当量越低，混合料的湿轮磨耗值就越大，耐磨耗能力也就越差；砂当量低的集料还可能使改性剂无法发挥改性效果；因此微表处用集料砂当量不宜低于65％。

微表处使用的集料要求坚硬、耐磨的石料，并满足规范要求。粗集料（4.75-9.5mm）选用硬质的玄武岩石料以确保微表处的抗滑能不会随使用期限的延长而迅速衰减；

4.75mm以下部分采用洁净、针片状含量少的石灰岩石屑，以改善沥青与石料的粘结，降低材料成本。

材料试验结果如下：

表2.1 粗集料性能试验结果

表2.2 细集料性能试验结果

2.2胶乳改性剂的选择

微表处混合料大多选用胶乳改性剂。其中最为常用的是SBR胶乳。胶乳改性剂的加入，一方面改善了沥青本身的高温稳定性和低温延伸性，同时又可以增进沥青与石料之间的裹附性能，改善混合料的耐磨耗能力。研究表明，国外知名厂家生产的沥青改性专用SBR胶乳(用量3％)可以使乳化沥青蒸发残留物的针入度降低20％~30％，软化点增高5℃～7℃，5 ℃延度增至80cm以上．混合料的湿轮磨耗值减少20％以上。对乳化沥青和微表处混合料均表现出好的改性效果。各项性能指标见下表：

表2.3 改性乳化沥青性能指标

3、微表处混合料的设计

3．1矿料级配

微表处级配宜粗不宜细。随着微表处使用期的延长，最初外观表现较好，级配较细的微表处，出现抗滑功能不足的问题，而最初表观粗糙的微表处，不仅外观效果变得美观，而且保持了良好的抗滑性能。因此，微表处用于交通量大、重载车多的高速公路时，不宜采用Ⅱ型级配，而应采用Ⅲ型级配。交通量特别大的，级配曲线宜在Ⅲ型级配范围中值与下限之间。根据集料筛分结果，粗集料与细集料按照1：3的比例掺配，合成级配满足微表处MS-3型级配要求，集料筛分结果见表：

表3.1 集料筛分结果

3．2油石比的确定

3.2.1混合料设计时，应根据实际情况选择合理的油石比

1)原路面情况。如果原路面有泛油，特别是对于采用以前高标号沥青的，微表处材料层可以采用较小的油石比；如果原路面贫油。或者原路面沥青老化较严重时，可以考虑采用稍大的油石比；原路面表面层空隙率大或渗水严重的，宜采用稍大的油石比。

2)交通量的大小。交通量大，微表处应采用较小的油石比；交通量较小的，微表处可以采用相对较大的油石比。

3)高温季节微表处施工，油石比宜小不宜大。

3.2.2允许的油石比范围内，微表处混合料的油石比宜小不宜大

按照确定的矿料配合比，以及《路面稀浆封层施工规程》（CJJ66-95）推荐油石比范围，选择6.0%、7.0%、8.0%、9.0%、10.0%五种油石比，对MS-3进行湿轮磨耗试验和

负荷车轮试验，湿轮磨耗试验确定沥青的最低用量，负荷车轮试验确定沥青的最佳用量。

3.2.3最佳用水量的确定

通过粘稠度试验可以检验施工的和易性，确定微表处混合料的最佳用水量为：5.0%。

3.2.4试验配合比

通过湿轮磨耗试验和负荷车轮试验确定最佳用油量为MS-3混合料为7.5%（沥青占矿料的百分比含量），该改性乳化沥青的固含量为62.6%，所以最佳改性乳化沥青用量为12.0%。微表处混合料技术指标如下：

表3.2 混合料技术指标

表3.3混合料配合比

3.2.5 稀浆混合料试验

3.2.5.1 可拌和时间试验(Mix Time Test)

可拌和时间试验是模拟摊铺施工现场的工作状况，通过该试验来确定乳化沥青的基本配方。可拌和时间的长短与沥青、乳化剂性能、乳化剂用量、乳化效果、集料性能、温度等有直接的关系，当沥青、集料、温度已相对确定的前提下，可以通过改变乳化剂的品种或乳化剂用量或皂液的PH 值或添加其它化学物质的方法来获得最佳的可拌和时间。按ISSA 的规定及大量实践证明，在温度为250C 条件下，拌和时间必须大于120 秒。

3.2.5.2 内聚粘结力试验（Cohesion Test）

内聚粘结力试验可以测定微表处的凝固速度，确定其初凝时间和开放交通时间。粘结力-时间曲线与改性乳化沥青的配方、混合料的配比、气候温度、摊铺厚度等有关。当气候温度、摊铺厚度等预先假定的条件下，可通过改变改性乳化沥青的配方和混合料的

配比来选择最合理的粘结力-时间曲线。在ISSA 的技术规范中，将稀浆混合料（包括稀浆封层和微表处混合料）分为慢凝慢开放交通型、快凝慢开放交通型、假凝慢开放交通型、快凝快开放交通型和直线开放交通型。

3.2.5.3 湿轮磨耗试验（简称WTAT）（Wet track abrasion test）

将拌和好的混合料制成直径大约30cm 左右的试件，成型后放入烘箱中，烘干后取出冷却至室温，称重（干重），之后放入250C±30C 的水中浸泡6 天（稀浆封层浸泡1 天），然后在湿轮磨耗机上磨5min，清洗表面碎屑，再放入600C 的烘箱中烘至恒重，于室温中冷却，然后称重，计算出试样磨耗前后重量的差值。

WTAT 的结果以每平方米磨耗的克数表示之。这项试验是检验稀浆混合料质量的重要项目，它模拟汽车轮胎对路面在潮湿状态下的耐磨耗情况，重点是检验沥青乳液用量、骨料质量、填料与水等配合比的设计。

3.2.5.4 荷载车轮试验LWT（Load Wheel test）

该项试验是用稀浆混合料制成5×35cm 的试件，在试件上选6 个点，放在荷载车轮试验仪上，在荷重56.7kg 车轮下辗压1000 次，碾压频率为44 次/分钟，碾压1000 次后看6 个点的长、宽、高的变化。辗压后称重，然后再放回车轮试验仪上，向试体表面上撒砂（820C），碾压100 次后，再取下试样称重（去掉松散砂子），减去原重即为砂的粘附量。

LWT 试验是检验稀浆混合料中沥青用量是否有过多现象。WTAT 试验中，随着沥青用量增加，磨耗值有降低的趋势。但是，沥青用量过多，路面行车后将引起车辙和油包，为了防止路面出现过软现象，对稀浆混合料进行荷载车轮试验，从而得出稀浆混合料最理想的沥青用量（即乳化沥青用量）。以上的WTAT 和LWT 两项试验，对于稀浆混合料中的沥青含量可以起到相互制约的作用，应在满足这两项指标的前提下，选择其中最佳方案。

3.2.5.5 水敏感度试验

将 2.36mm 以下的混合料压实成直径为5cm 左右的圆柱型试件，在水中浸泡六天后，再放入仪器中装水冲刷3 小时，取出再煮半个小时，通过测定其体积和重量的变化,来确定其抗水能力,如抗水性好，试验后的试件不会松散。而普通稀浆封层不做该项试验。