微表處抗水損壞影響指標(biāo)及控制標(biāo)準(zhǔn)研究

田成瑞

（山西長(zhǎng)興路橋工程有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

我國瀝青路面的大幅度發(fā)展，逐漸從新建發(fā)展到建養(yǎng)同步的階段，舊的路面進(jìn)入了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)階段，微表處的使用也大面積推開[1]。在不增加過多費(fèi)用的情況下，微表處用于維修養(yǎng)護(hù)效果更為明顯，可以改善原路面的行車舒適性，提高路面的抗?jié)B水性能及路面的摩擦性能[2-4]。路面微表處水損壞后，路面的主要病害為剝落，剝落后，路面的行駛舒適性明顯下降，通行能力嚴(yán)重降低。黃志軍[5]等人研究表明，SBS、SBR改性乳化瀝青微表處層與原路面的黏結(jié)性能過低，抵抗開裂、脫皮、掉落性能過差，需要添加其他外摻劑提高其黏結(jié)性能。呂大偉[6]等人認(rèn)為，微表處混合料中摻入水性環(huán)氧添加劑后，抗水損壞性能、抗磨耗性能、黏結(jié)性能得到大幅度的提高。所以，具有良好配伍性和抗水損害能力是保證微表處罩面耐久性的必要條件，研究微表處的水損壞將會(huì)成為微表處研究與發(fā)展的一個(gè)重要方向。

目前，已有大量研究人員對(duì)瀝青用量與微表處抗水損壞能力建立了相關(guān)關(guān)系，認(rèn)為過低的瀝青用量必然對(duì)微表處層產(chǎn)生水剝落現(xiàn)象，所以，瀝青用量不得小于設(shè)計(jì)瀝青用量的-0.1%。

微表處的抗水損壞能力以濕輪磨耗試驗(yàn)來評(píng)價(jià)，計(jì)算磨耗損失率來確定微表處抗水損壞的能力。本文主要以濕輪磨耗試驗(yàn)方法研究不同混合料級(jí)配和混合料集料的含泥量對(duì)微表處混合料性能的影響，提出相關(guān)控制指標(biāo)。

1 原材料

5～10 mm、3～5 mm粗集料選用玄武巖石料，0～3 mm細(xì)集料采用石灰?guī)r制作的機(jī)制砂，集料性能試驗(yàn)結(jié)果見表1；水泥采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，性能見表2；殼牌SBS改性乳化瀝青性能見表3。

表1 集料物理性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表2 水泥試驗(yàn)結(jié)果

表3 SBS改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果

2 試驗(yàn)方案

2.1 級(jí)配對(duì)微表處抗水損壞能力影響評(píng)價(jià)

選擇粗、中、細(xì)3種級(jí)配，分別通過試驗(yàn)得出最佳油石比，進(jìn)行濕輪磨耗試驗(yàn)，分析研究3種級(jí)配對(duì)微表處混合料抗水損壞能力的貢獻(xiàn)。3種級(jí)配見表4、圖 1。

表4 粗、中、細(xì)3種混合料級(jí)配

圖1 3種微表處礦料級(jí)配曲線

2.2 混合集料含泥量對(duì)微表處抗水損壞能力影響評(píng)價(jià)

本文選用中間級(jí)配，配制4份合成集料，對(duì)此4份集料水洗并過0.075 mm篩，計(jì)算4份合成集料0.075 mm以下部分質(zhì)量。取一定量的礦粉過0.075 mm篩，取篩下部分備用。以4份合成集料中去除0.075 mm以下部分的質(zhì)量為基準(zhǔn)，稱取4份礦粉0.075 mm以下部分，對(duì)稱好的4份礦粉篩下物分別用黏土替換0%、5%、10%、15%，再對(duì)應(yīng)摻回4份合成集料中，形成不同黏土含量的混合集料。采用中間級(jí)配的設(shè)計(jì)油石比6.5%進(jìn)行試驗(yàn)，過程中適當(dāng)調(diào)整用水量，保證微表處混合料的流動(dòng)狀態(tài)。最后采用濕輪磨耗試驗(yàn)評(píng)價(jià)黏土含量對(duì)微表處抗水損壞性能的影響程度。

2.3 微表處集料黏土含量控制標(biāo)準(zhǔn)確定

為了進(jìn)一步研究不同黏土含量對(duì)砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)測(cè)定值的影響，本文對(duì)替換后的4種混合集料通過篩分分別篩出4種0～3 mm集料，用于亞甲藍(lán)的測(cè)定，篩出0～5 mm集料，用于砂當(dāng)量測(cè)定。以6 d濕輪磨耗損失不大于800 g/m2為控制標(biāo)準(zhǔn)，確定微表處用集料亞甲藍(lán)控制標(biāo)準(zhǔn)及砂當(dāng)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 級(jí)配對(duì)微表處混合料抗水損壞性能試驗(yàn)結(jié)果分析

本文分別采用粗、中、細(xì)3種級(jí)配設(shè)計(jì)的油石比，分別為6.4%、6.5%、6.7%，進(jìn)行濕輪磨耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可知，通過60 min、6 d的濕輪磨耗試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果均滿足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》60 min濕輪磨耗損失不大于540 g/m2，6 d濕輪磨耗損失不大于800 g/m2。另外，發(fā)現(xiàn)60 min時(shí)，細(xì)級(jí)配掉粒最嚴(yán)重，粗集料掉粒最小，浸水6 d后，粗級(jí)配掉粒最嚴(yán)重，細(xì)級(jí)配掉粒相對(duì)最小，以上3種級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果相差均不大，表明級(jí)配對(duì)微表處抗水損壞性能的影響不大。相對(duì)60 min浸水，6 d浸水后，水對(duì)瀝青與集料浸潤(rùn)、剝離程度更為明顯，所以6 d的濕輪磨耗損失比60 min的大些。

3.2 混合集料含泥量對(duì)微表處混合料抗水損壞性能試驗(yàn)結(jié)果分析

圖2 濕輪磨耗損失隨黏土比例的變化曲線

以級(jí)配2，最佳油石比6.5為基準(zhǔn)，成型微表處濕輪磨耗試驗(yàn)，進(jìn)行60 min、6 d的浸水，測(cè)定不同含泥量情況下試件的濕輪磨耗損失率。試驗(yàn)結(jié)果見圖2，濕輪磨耗后的樣品見圖3～圖6。

圖3 黏土替換0%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖4 黏土替換5%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖5 黏土替換10%，6 d浸泡濕輪磨耗

圖6 黏土替換15%，6 d浸泡濕輪磨耗

從圖2可知，浸水60 min的試件經(jīng)濕輪磨耗后，不同含量黏土的試件濕輪磨耗損失率基本趨于一致，而浸水6 d的試件，隨黏土含量的增加，濕輪磨耗損失率先緩慢增長(zhǎng)，后增速大幅度提升。主要原因?yàn)椋嚰尚秃螅?0 min浸水不能使水很好地滲透進(jìn)入微表處結(jié)構(gòu)內(nèi)部，對(duì)瀝青與集料的黏結(jié)剝離效果還尚未表現(xiàn)出來，當(dāng)浸水6 d后，混合集料內(nèi)部的黏土越多，吸水性越強(qiáng)，在集料與瀝青間隙中殘留越高，水對(duì)微表處集料剝離能力越強(qiáng)，最終表現(xiàn)為高黏土含量的微表處層抗水損壞能力最差。對(duì)以上兩個(gè)時(shí)間相比，采用6 d濕輪磨耗損失率評(píng)價(jià)微表處抗水損壞能力效果最好。

3.3 微表處集料黏土含量控制標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果及分析

根據(jù)篩分出的0～3 mm或0～5 mm集料，進(jìn)行砂當(dāng)量或亞甲藍(lán)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。表6中替換黏土占0～3 mm、0～5 mm混合集料的比例表示混合集料可以篩分出0～3 mm集料，也可以篩分出0～5 mm，可分別得出使用0～3 mm集料或0～5 mm集料時(shí)的亞甲藍(lán)控制值或砂當(dāng)量控制值。

表6 不同黏土替換比例的亞甲藍(lán)值與砂當(dāng)量測(cè)定值

從表6可知，采用6 d濕輪磨耗損失率不大于800 g/m2控制微表處混合料的抗水損壞性能時(shí)，通過插值計(jì)算，替換黏土占0～3 mm混合集料的比例為0.33%，替換黏土占0～5 mm混合集料的比例為0.26%，亞甲藍(lán)控制值為7.9 g/kg，砂當(dāng)量控制值為76.5%。

所以，微表處采用0～3 mm細(xì)集料時(shí)，細(xì)集料中黏土含量以亞甲藍(lán)不大于7.9 g/kg控制；微表處采用0～5 mm細(xì)集料時(shí)，細(xì)集料中黏土含量以砂當(dāng)量不大于76.5%控制，即可避免黏土的過量存在對(duì)微表處抗水損壞能力的影響。

4 結(jié)論

a）微表處級(jí)配對(duì)混合料抗水損壞能力的影響相對(duì)較小，改變級(jí)配的粗細(xì)程度對(duì)60 min、6 d的濕輪磨耗損失均不大。

b）WTAT（6 min）不能很好地評(píng)價(jià)微表處抗水損壞性能，浸水6 h后，水分對(duì)微表處層產(chǎn)生很好的浸潤(rùn)，WTAT（6 h）對(duì)不同含泥量的微表處抗水損壞能力表征能力明顯。

c）控制細(xì)集料中黏土含量，微表處采用0～3 mm細(xì)集料時(shí)，細(xì)集料中黏土含量以亞甲藍(lán)不大于7.9 g/kg控制；采用0～5 mm細(xì)集料時(shí)，細(xì)集料中黏土含量以砂當(dāng)量不大于76.5%控制。