MS4型微表處配合比設計及其性能評價

張肅軍

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730030）

1 引言

微表處作為一種預防性養護技術，具有良好的高低溫性能、抗磨耗性能，且開放交通時間短，從2012年起，在甘肅省內得到了大量的應用。國內外均對微表處的路用性能做了大量的研究工作[1-2]，同時，也有學者在微表處中加入橡膠粉、膠乳、纖維等改性劑，通過改善微表處用乳化瀝青的性能來進一步提升其路用性能。本文主要通過調整級配，增加10-15mm碎石，調整原有MS3的礦料級配，并對調整前后的路用性能及耐久性進行了研究。

2 材料與方法

2.1 原材料

1）乳化瀝青

本文采用的乳化瀝青均為改性乳化瀝青，由實驗室自己生產，其性能指標如表1所示。

2）集料

本文采用的集料規格為：碎石（10-15mm）、碎石（5-8mm）、碎石（3-5mm）、石屑（0-3mm）。篩分試驗結果見表2。

表2 集料檢測結果

2.2 試驗方法

本文設計了兩種級配類型的微表處，分別為MS3型和MS4型。為了提高微表處的抗車轍性能和耐磨耗性，在常用MS3型微表處的基礎上進行了礦料級配改性，增加了10-15mm的碎石，下面將兩種類型微表處的配合比設計及性能評價過程進行研究。

根據表2篩分結果，按MS-3結構，進行礦料級配設計。擬定的設計級配如表3，級配曲線如圖1。

根據表2篩分結果，按MS-4結構，進行礦料級配設計。擬定的設計級配如表4，級配曲線如圖2。

3 試驗結果分析

3.1 動穩定度

微表處動穩定度采用負荷車輪試驗（LWT），將試件成型為50mm×380mm，高20mm的試件，如圖3所示。在56.7kg負荷輪下碾壓1000次，模擬車輛行駛碾壓。圖3為兩者試驗過程形成的碾壓次數與變形量之間的關系曲線。表5為MS3與MS4動穩定度。

表3 MS-3礦料級配設計

表4 MS-4礦料級配設計

圖1 MS3級配曲線

圖2 MS4級配曲線

由圖3可見，隨著碾壓次數的增大，MS3相比MS4發生更大的形變量，MS4的高溫抗車轍性能更好，為MS3的1.5左右。這是由于MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密實，抵抗車輛荷載能力越強。

3.2 耐磨耗性能

分別成型MS3和MS4濕輪磨耗試件，檢測磨耗前和磨耗后的擺值，以分析其表面磨耗性能。圖4為MS3和MS4磨耗前后擺值對比。

圖3 MS3與MS4動穩定度試驗過程對比

表5 微表處MS3與MS4動穩定度試驗結果

圖4 MS3與MS4磨耗前后擺值對比

圖4可見，磨耗前，MS4相比MS3耐磨性更好；磨耗試驗后，兩種微表處擺值都有所降低，MS3的耐磨性降低了12.5%，MS4的耐磨性降低了6.9%，相比MS4具有更好的耐磨性。

3.3 力學性能

采用馬歇爾成型方法成型MS3和MS4型微表處馬歇爾試件，養生后做60℃馬歇爾穩定度，結果如表6。

表6 MS3與MS4微表處馬歇爾試驗結果

圖5可見，微表處MS3和MS4的流值相當，但是MS4的穩定度比MS3的大0.96kN，其力學強度高于MS3。進一步說明MS4增加了10-15mm碎石，形成了骨架密實結構，力學指標增大。

3.4 耐久性

2017年4月，本文選取2014年鋪筑的三條微表處路段進行了車轍、構造深度、平整度的調查，分別為康臨高速、蘭臨高速和平定高速。調查結果匯總如表7所示。

圖5 MS3與MS4微表處馬歇爾試驗結果對比

表7 三條高速微表處性能對比

由表7可見，經過3年的運營時間，三條高速的微表處技術狀況除了蘭臨高速構造深度不能滿足規范要求外，其他指標均能滿足規范要求，說明選擇微表處作為路面預防性養護維修處治方式是可行的。

4 結語

本文進行了MS3型和MS4型微表處的配合比設計，并對其各自的動穩定度、耐磨耗性能及力學性能進行了對比，并對目前甘肅省三條已鋪筑微表處高速公路的耐久性進行了統計分析，得出以下結論：

1）MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密實，抵抗車輛荷載能力、磨耗能力相比MS3有所提高；

2）運營3年后，康臨高速、蘭臨高速和平定高速微表處的車轍、構造深度、平整度均能滿足規范要求。

因此，MS4型微表處作為路面預防性養護維修處治方式，具有優異的抗車轍、耐磨耗及耐久性。