微表處的認識及應用

吳 俊

1 微表處的概述

1.1 微表處的定義

微表處是采用專用機械設備將聚合物改性乳化瀝青,粗細集料,填料,水和添加劑等按照設計配比拌和成稀漿混合料攤鋪到原路面上,并很快開放交通的具有高抗滑性和耐久性能的薄膜。它能滿足攤鋪不同截面厚度的要求,不同瀝青用量和不同攤鋪厚度的混合料,經養生和初期交通作用固化后,能經受住行車作用,并在使用壽命內保持良好的抗滑性能。它能適應迅速開放交通的需要,一般來說,在氣溫 24℃、濕度小于 50%的情況下,12.7mm厚的微表處要求施工后 1 h即可開放交通。按照礦料級配的不同微表處可以分為Ⅱ型和Ⅲ型,分別以 MS-2和 MS-3表示。MS-3型微表處公稱最大粒徑為 9.5mm,適用于高速公路,一級公路的罩面和車轍填充;MS-2微表處公稱最大粒徑為 4.75mm,適用于中等交通量高速公路,一、二級公路的罩面。

1.2 微表處的技術特點

1)封水功能。2)抗滑和耐磨耗功能。3)填充功能。4)恢復路表外觀功能。5)與原路面的粘結性。6)與礦料的裹附性。

1.3 微表處的適用范圍

1)已建公路,城市道路路面預防性養護。2)新建公路的下封層。3)新建和改建公路,城市道路路面上封層。4)縣鄉道路的簡易鋪裝。

1.4 微表處技術的應用特點

1)施工速度快。2)微表處可提高路面的防滑能力,增加路面色彩對比度,改善路面性能,延長路面使用壽命。3)成型快,工期短,施工季節長,可以夜間作業。4)常溫條件下作業,降低能耗、不釋放有毒物質,符合環保要求。5)在面層不發生塑性變形的條件下,可修復深達 38mm的車轍而無需碾壓。6)因為微表處很薄,所以在城市干道和立交橋上應用不會影響排水,用于橋面也不會增加多少重量。7)在機場,密級配的微表處能作防滑面而不會產生破壞飛機發動機的散石。8)由于它能填補厚達 38mm的車轍,而且十分穩定,也不產生塑性變化,所以它是不進行銑刨又能解決問題的獨特方法。

1.5 微表處作為一種高性能的稀漿混合料具有的技術優點

1)與普通稀漿封層相比,微表處具有更高的抗磨耗性能和抗滑性能,并可以完成對原路面的車轍修復。2)比熱瀝青薄層罩面具有更好的封層效果,更好地防止路表水的下滲,從而更好的保護路面結構。3)開放交通快。4)價格較低,可以降低建設或養護成本。5)施工速度快。

2 微表處材料的選擇和試驗技術要求

2.1 改性乳化瀝青材料

乳化劑必須是慢裂快凝型的陽離子乳化劑,且所用乳化劑不能對瀝青性能造成影響;對各種瀝青的適應性要好,與改性劑要有良好的配合性。改性劑的選擇應根據不同地區的氣候、交通特點進行試驗后確定。

2.2 集料

1)材質要求。為提高乳化瀝青稀漿封層的抗滑耐磨性能,延長封層使用壽命,最好選擇強度高、硬度大、耐磨性好的石料作集料,而且要選用干凈的、棱角較多、石質表面粗糙的軋制石屑。

2)細集料砂當量。砂當量是控制集料泥土含量的重要指標之一。我國規定的用于高速公路和一級公路瀝青面層的細集料砂當量SE≥60%,其他公路不小于 50%。

2.3 填料、外加劑和添加劑

微表處混合料中填料、外加劑和添加劑的作用、規格與普通稀漿封層混合料所要求的基本一樣。

2.4 礦料級配

我國一般采用不同規格的粗細集料、礦粉等摻配的方法進行礦料級配。

2.5 稀漿混合料設計

2.5.1 拌和試驗

在拌和容器內放入一定量的礦料、填料,拌勻,再將水、添加劑等倒入容器中拌勻,然后倒入一定量的乳化瀝青攪拌并記時,當混合料完全抱團,無法拌和時,記錄此刻時間,為不可拌和時間。重新調整混合料的配方,重復進行上述試驗步驟,并記錄試驗時的氣溫和濕度。拌和試驗是確定稀漿混合料的破乳時間的重要檢測內容,并作為混合料配合比設計的重要依據,反映了稀漿封層的拌和性,粘附性,固化時間等路用性能,也能確定外加劑的品種和用量。

2.5.2 初凝時間試驗

初凝時間試驗是取剛拌勻的稀漿混合料立即攤在油毛氈上鋪平并開始記時。把試件放在室溫下,隔 3min,用一長過濾紙或餐巾紙輕輕地壓混合料表面,如果在紙上沒有見到褐色的斑點,就認為稀漿已經初凝。記錄初凝時間和試驗時的氣溫和濕度。

2.5.3 粘結力試驗

粘結力反映了混合料的成型速度和開放交通時間。在相同時間內,混合料的粘結力數值越大,說明混合料的成型速度越快,早期強度越高。通過稀漿混合料的拌和試驗和粘結力試驗,可確定出混合料的初步配方,但還需要有濕輪磨耗試驗、負荷車輪粘附砂試驗和車轍變形試驗來檢驗這一配方能否滿足路用性能的要求。

2.5.4 稀漿混合料設計程序

1)設計礦料配合比;2)確定混合料的稠度及加水量;3)混合料的破乳時間;4)混合料的初凝時間和開放交通時間;5)最佳瀝青含量的確定。

3 施工工藝

3.1 施工前對原路面的要求

1)原路面必須有足夠的結構強度。

2)對于原路面存在的病害,如:結構性車轍、寬裂縫、坑槽、松散、壅包等,應先將病害處理好后,再進行微表處。

3.2 施工準備

1)原路面為瀝青路面時,一般不需要噴灑粘層油。

2)監理在場的情況下,對材料和施工機具進行施工前檢查標定。

3.3 鋪筑試驗段

微表處正式施工前,應選擇合適的路段攤鋪試驗段。試驗段長度不小于 200m。通過試驗段的攤鋪,確定施工工藝。根據試驗段攤鋪情況,在設計配合比的基礎上做小范圍的調整,確定施工配合比。

3.4 施工

3.4.1 微表處施工程序

徹底清除原路面的泥土等;施畫導線,以保證攤鋪車順直行駛,有路緣石,車道線等作為參照物的,可不施畫導線;攤鋪車攤鋪稀漿混合料;手工修復局部施工缺陷;初期養護;開放交通。

3.4.2 攤鋪步驟

1)根據施工路段的路幅寬度,調整攤鋪槽寬度,應盡量減少縱向接縫數量,在可能的情況下,宜使縱向接縫位于車道線附近。2)將裝好材料的攤鋪車開至施工起點,對準控制線,下放攤鋪槽,調整攤鋪槽使其周邊與原路面貼緊。3)按生產配合比和現場礦料含水量拌好混合料,流入攤鋪槽,開動攤鋪車勻速前進。4)稀漿混合料攤鋪后的局部缺陷,應及時使用橡膠耙等工具進行人工找平。5)接縫處理:對于縱向接縫,應作成對接接縫,用油氈將前一段施工段末端1m～3m覆蓋,保證油氈末端與微表處材料層邊緣齊平。

對于橫向接縫,應作成搭接接縫,為保證接縫的平整度,搭接寬度不宜過大,縱向搭接寬度不應超過 76.2mm,接縫處高出量不大于 6mm。同時施工中宜從上一車程封層終端,倒回 3m～5m的距離開始下一車程的施工;縱、橫接縫都應進行人工找平。

4 結語

公路養護是以預防性養護為主,修補為輔。我國引進稀漿封層和微表處技術并對其進行了開發研究,成功地緩減了因經濟發展造成的交通量增加產生的路面超負荷狀況;同時也修復了路面磨損、老化、裂縫、光滑、松散等病害,提高了適應氣候變化的能力,抵抗自然氣候的侵蝕,提高了其承載能力和防止病害的能力。

[1] 周余明.高速公路養護管理[M].北京:人民交通出版社,2000:12.

[2] JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[3] 謝 寧.稀漿封層技術在公路養護中的應用[J].山西建筑,2009,35(16):276-277.