城市道路稀漿封層性能研究

張斷英 朱松偉 張航

摘 要：為提高城市道路養(yǎng)護維修效率，首先分別測定了乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的三大指標；然后通過稠度試驗確定了混合料的最佳用水量，采用濕輪磨耗試驗與負荷輪粘砂量試驗得到最佳油石比；最后通過粘聚力試驗研究了稀漿封層混合料路用性能。試驗結(jié)果表明ES-2型混合料的最佳用水量為6%，最佳油石比為7.1%；在骨料：乳化瀝青：外加水量=100：12：6 的情況下，稀漿封層混合料的粘聚力從30min到60min可以提高大約50%，濕輪磨耗值為607g/m2，負荷輪粘砂值為352g/m2；混合料耐磨性能良好，該稀漿封層混合料配合比可用在城市道路養(yǎng)護維修中。

關鍵詞：道路工程；路用性能；粘聚力試驗；稀漿封層；配合比

中圖分類號：U416.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）18-0083-02

1 原材料性能檢測

1.1 乳化瀝青性能測試

本試驗所使用的瀝青為成品乳化瀝青，其各項技術指標中，根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20—2011）》，首先測定了蒸發(fā)殘留物含量、標準粘度、破乳速度等指標，進而測試了蒸發(fā)殘留物的延度、針入度、軟化點等瀝青三大指標。

1.2 集料性能測試

1.2.1 集料密度

本試驗所用集料為石灰?guī)r，須對所用的粗集料和細集料進行試驗測定判定所選擇集料是否符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）》中的要求。試驗所測得粒徑2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm粗集料密度數(shù)據(jù)見表2，均滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）》中對稀漿封層粗集料的要求。試驗所測得粒徑0.15mm ～0.3mm、0.3mm～0.6mm、0.6mm～1.18mm、1.18mm～2.36mm的細集料密度數(shù)據(jù)見表2，均滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）》中對稀漿封層細集料的要求。

1.2.2 級配組成

稀漿封層采用ES-2型級配，厚度6～8mm的中粒式封層。這類稀漿封層具有比較明顯的特點，細粒料的量非常充足，能夠與裂縫形成有機結(jié)合。同時，表面紋理較清晰，美觀程度較高，能夠在多個領域個多方面使用，應用范圍比較廣泛，在大型公路與城市道路中利用率較高。除此以外，可以與熱拌粗級配瀝青混合料相互結(jié)合使用，或者在路面上以貫入的方式形成罩面。這種封層具有良好的適應性，可以作為路橋的下封層，防止水的滲漏，或者在一些新舊路面上形成下面的保護層，防止公路表面的磨損。

粒徑小于0.075mm的集料占總量的8.9%，粒徑大小在0.075～0.15mm之間的集料占總量的4.9%，粒徑大小在0.15～0.3mm之間的集料占總量的7.9%，粒徑大小在0.3～0.6mm之間的集料占總量的13.3%，粒徑大小在 0.6～1.18mm之間的集料占總量的20.1%，粒徑大小在 1.18～2.36mm之間的集料占總量的20.3%，粒徑大小在 2.36～4.75mm之間的集料占總量的24.6%。合成級配曲線完全位于ES-2型級配的上下限之間，并且接近中值，大致呈現(xiàn)為S型曲線，故符合《微表處和稀漿封層技術指南》中對ES-2型級配的要求，可以采用本級配進行稀漿封層混合料試驗。

1.2.3 砂當量

稀漿封層合成集料中通過4.75mm篩集料的砂當量測試結(jié)果為67.5%，符合稀漿封層用集料砂當量的技術要求（≥50%）。

2 混合料配合比確定

2.1 外加水量確定

稀漿封層混合料的外加水量，以《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20—2011）》中的《T0751乳化瀝青稀漿封層混合料稠度試驗》為依據(jù)進行詳細的確定。采用這種試驗方法，符合美國相關規(guī)定的標準，并且在結(jié)合我國最新研究成果的基礎上，進行一定程度的創(chuàng)新。按照ASTM及ISSA的規(guī)定，2cm～3cm是坍下的稀漿封層混合料邊緣與中心圓邊的最佳距離，施工效果較好。

經(jīng)過多次試驗最終確定稀漿封層用水量為6%，當集料為500g時改性乳化瀝青加入量為58g時試樣出現(xiàn)自然坍落并且坍下的混合料距離中心圓邊的距離為2.3cm滿足《微表處和稀漿封層技術指南》對此的要求。

2.2 瀝青用量確定

瀝青用量，是通過《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20—2011）》中的《T 0752—乳化瀝青稀漿封層混合料濕輪磨耗試驗》和《T0755乳化瀝青稀漿封層混合料碾壓試驗》來確定的。其中，按照《T0752—乳化瀝青稀漿封層混合料濕輪磨耗試驗》的規(guī)定，需要在水中放入混合料試，對微表處的性能進行測試。持續(xù)5min，采用專業(yè)的磨頭，對微表處進行鉆磨，記錄相關的數(shù)據(jù)并分析損耗率，注意，濕輪磨耗損失量的單位是g/mg2。在試驗的過程中，不能使用舊的膠管磨耗面，在一個試件完成后，需要先轉(zhuǎn)動半圈，然后對磨損面進行更換，使損耗的程度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，標準為800g/mg2。按照《T0755乳化瀝青稀漿封層混合料碾壓試驗》的規(guī)定，600g/mg2是單位面積粘附砂量的標準值，在對照的基礎上，對瀝青用量的最大值進行詳細確定。

隨著油石比從6.5%、7.0%到7.5%的逐漸增大，濕輪磨耗值反而隨之減小，負荷輪粘砂值呈現(xiàn)增大趨勢。在油石比達到6.5%的時候，濕輪磨耗值超標，不符合規(guī)定的標準。需要對油石比與濕輪磨耗值和負荷輪粘砂值之間的關系曲線進行詳細的分析，計算出新的油石比，重新設計乳化瀝青稀漿封層混合料，增強其適應性。

3 混合料性能測試

3.1 粘聚力試驗

稀漿封層混合料的粘聚力試驗是用于測定初凝后的乳化瀝青稀漿封層混合料在粘結(jié)力測試中達到最大粘結(jié)力的時間，即確定稀漿封層混合料的開放交通時間。在乳化瀝青稀漿封層配合比設計時，一般要求初凝時間的粘結(jié)力為1.2N·m，開放交通時的粘結(jié)力達到2N·m。

對在最佳水量6%，油石比7.1%下稀漿封層混合料進行試驗，試驗結(jié)果表明，當溫度為25℃時，半個小時以內(nèi)，稀漿封層混合料的粘聚力從1.6N·m變化到2.4N·m，提升了50%。在30min初級成型時，試樣表面有裂紋出現(xiàn)，而60min中度成型時，試樣表面沒有裂紋，但壓頭下的集料被碾落。

從所測的稀漿封層粘聚力可知，稀漿封層在較短的養(yǎng)生時間內(nèi)就能得到良好的路用性能。隨著養(yǎng)生時間的增加，試樣的粘聚力不斷增長，抗破壞能力隨之增強強。因而在實際施工過程中，使用稀漿封層可以加快道路開放的時間，縮短道路維修的周期。

3.2 濕輪磨耗與負荷砂輪試驗

在確定的配合比的條件下，重復為確定油石比所做的濕輪磨耗試驗和負荷輪粘砂試驗，以此來判斷試驗所得稀漿封層混合料配合比在實際應用中是否適用。

按照規(guī)范流程進行試驗，對稀漿封層混合料的測試得到試驗結(jié)果為，在骨料：乳化瀝青：外加水量=100：12：6的情況下，濕輪磨耗值為607g/m2，負荷輪粘砂值為352g/m2，均符合規(guī)范要求。此時稀漿封層混合料耐磨性能良好，說明稀漿封層混合料配合比在實際應用中可以采用。

4 結(jié)語

當集料質(zhì)量、油石比、蒸發(fā)殘留物含量、改性乳化瀝青質(zhì)量一定的情況下，如果水質(zhì)量不變，填料質(zhì)量與可拌和時間的聯(lián)系較小；如果水質(zhì)量發(fā)生一定的改變，可拌和時間會發(fā)生非常明顯的變化。

對于稀漿封層混合料，油石比變大會導致濕輪磨耗值的減小；油石比的減小會導致負荷輪粘砂值隨之增大。

對最佳油石比7.1%與最佳用水量6%下稀漿封層混合料的粘聚力試驗、濕輪磨耗試驗和負荷輪粘砂試驗三項性能進行的測試可得出該稀漿混合料初凝時間和開放交通時間合理，耐磨性能良好，完全適用于實際公路養(yǎng)護工作。

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