微表處混合料路用性能影響因素分析

呂建偉

(山西省交通控股集團呂梁南高速公路分公司，山西 汾陽 032200)

0 引言

微表處是瀝青路面常用的一種養護維修技術，可修復瀝青路面病害，提高路面抗滑性能，延長道路的使用壽命。然而，在瀝青路面采用微表處技術養護維修過程中，會受到很多因素的影響，如果控制不當會大大降低其養護維修效果。通過試驗研究，確定集料、礦料級配和纖維含量三個指標對微表處混合料路用性能的影響，分析確定合適的集料種類和級配類型，分析摻入纖維的作用，提高微表處混合料的質量，提高養護維修效果。

1 組成材料對混合料性能的影響

1.1 集料對混合料的影響分析

為了研究不同集料對微表處混合料路用性能的影響，選取石灰巖和玄武巖制備混合料，兩種集料各方面技術指標如表1所示。

表1 微表處混合料集料技術指標

選取石灰巖和玄武巖為集料，分別在油石比5.5%，6.0%，6.5%，7.0%，7.5%拌制微表處混合料，開展濕輪磨耗和輪轍變形試驗，通過分析試驗數據確定混合料路用性能，6 d濕輪磨耗試驗和輪轍變形試驗結果如表2，表3和圖1所示。

表2 不同集料6 d濕輪磨耗試驗結果

表3 不同集料輪轍變形試驗結果

分析6 d濕輪磨耗試驗結果，在不同油石比下，以石灰巖為集料的微表處混合料濕輪磨耗值較玄武巖大，說明玄武巖微表處混合料的抗水損性能更好。分析不同集料輪轍變形試驗結果，在油石比相同的情況下，以玄武巖為集料的微表處混合料的寬度變形率較石灰巖小，說明玄武巖微表處混合料的抗車轍變形能力優于石灰巖。綜合分析其原因，這是由于玄武巖的磨耗性和堅固性均優于石灰巖，因此以其為集料的微表處混合料抗水損性能和抗車轍性能均優于石灰巖，應優先選用玄武巖作為微表處集料。

1.2 水泥用量對混合料路用性能的影響

水泥能調節微表處混合料的拌和時間、破乳時間等指標，可有效提高混合料的路用性能。但隨著水泥用量的增加，混合料性能改善的幅度逐步趨緩，應結合設計要求和工程造價，合理確定水泥用量。為了合理確定最佳水泥用量，分別選取油石比為5.5%,6%,6.5%,7%,7.5%，水泥用量為1%，2%，3%制備微表處混合料，分別開展性能試驗分析混合料的抗磨耗性能和車轍性能，收集試驗數據繪制1 h磨耗值和6 d磨耗值變化曲線如圖2，圖3所示，車轍性能試驗結果如表4所示。

分析圖2,圖3混合料磨耗值曲線變化情況，隨著水泥含量的增加，混合料1 h和6 d的濕輪磨耗值逐步下降，說明隨著水泥含量增加抗磨耗性能得到了明顯提升。分析圖2和圖3曲線變化趨勢，水泥用量由1%增加到2%濕輪磨耗值下降趨勢較由2%增加到3%變緩，說明抗磨耗性能增長幅度隨水泥含量增加有所下降。

表4 不同水泥含量混合料輪轍變形試驗結果

分析表4輪轍變形試驗結果，在微表處混合料中加入水泥后，寬度變形和厚度變形試驗結果均優于沒有添加水泥的混合料。隨著水泥含量的增加，寬度變形率不斷下降，厚度變形率總體趨勢也是下降的，說明隨著水泥用量的增長混合料的抗車轍性能有所提高，但幅度不大。與水泥用量對混合料抗磨性相比，水泥對混合料抗車轍能力的提高效果不明顯，應以抗磨耗性試驗結果作為確定水泥用量的主要依據。

總之，水泥用量不是越高越好，應通過試驗合理確定用量范圍。在工程應用中，混合料設計在滿足抗磨耗性能、稀漿和易性和施工要求的前提下，還要充分考慮經濟性，合理確定最佳水泥用量，通常控制在3%以內。

2 級配對混合料的影響分析

選取不同的礦料級配，開展試驗研究微表處混合料使用性能變化情況。試驗級配選取MS-Ⅲ型級配中值，并對礦料級配進行優化，級配數據如表5所示。

表5 微表處混合料試驗級配

分別選配3種礦料級配，在最佳油石比下拌制微表處混合料，分別開展6 d濕輪磨耗試驗和寬度變形率試驗，試驗結果如表6所示。

表6 6 d濕輪磨耗試驗和寬度變形率試驗檢測結果

分析6 d濕輪磨耗試驗數據，礦料級配從粗到細6 d濕輪磨耗值不斷下降，粗集料最大，為641 g/m2，最小值為483 g/m2，但均滿足規范要求。由于粗級配混合料中大粒徑粒料含量較高，試驗中容易被轉頭刮出，造成試驗檢測結果偏大。由于粗級配混合料的抗水損性能較差，對于降雨量較大地區應優先選用中、細級配。

分析寬度變形率試驗檢測結果，細級配微表處混合料檢測值最大，粗級配最小。隨著級配從粗到細，混合料寬度變形率不斷變大。粗級配混合料中大粒徑粒料含量較高，組成了良好的骨架結構，大大提高了微表處混合料的抵抗車轍能力，有效控制了車轍變形。在選擇礦料級配時優先選擇中值與下限之間的級配，以保證重交通等級道路的抗車轍能力。

3 纖維對混合料的影響分析

在微表處混合料中加入纖維，可以起到加筋作用，提高混合料的路用性能。為了檢測纖維對微表處混合料性能的影響，選取聚丙烯單絲纖維開展試驗，所選纖維技術性能指標如下：纖維直徑為(0.02±0.015)mm，拉伸強度不低于450 MPa，斷裂伸長率為15%～20%，纖維密度0.91 g/cm3，熔點為160 ℃～170 ℃，有較強的抗堿性能，且不吸水。結合以往的施工經驗和試驗數據，確定最佳纖維摻量為2‰。在最佳油石比下，分別選取摻配纖維和不摻配纖維的微表處混合料開展6 d濕輪磨耗試驗和寬度變形率試驗，試驗結果如表7所示。

表7 6 d濕輪磨耗試驗和寬度變形率試驗檢測結果

分析表7試驗數據，摻入纖維后，6 d濕輪磨耗檢測值有所增加，但增長幅度不大。這是由于纖維在加入過程中沒有拌和均勻，出現一定的結團現象，從而導致6 d濕輪磨耗檢測值變大。分析寬度變形率試驗檢測結果，加入2‰纖維的微表處混合料試驗檢測結果較沒有加入纖維的混合料寬度變形率略低1%～2%，說明添加纖維可以提高混合料的抗車轍性能。

4 結語

為了研究集料、礦料級配和纖維對微表處混合料路用性能的影響，選取不同的材料制備混合料開展試驗，分析試驗數據得出以下結論：

1)分析6 d濕輪磨耗試驗和寬度變形率試驗結果，以玄武巖為集料的混合料水穩定性明顯優于石灰巖，抗車轍變形能力也明顯優于石灰巖，在混合料配合比設計中應優先選用；

2)隨著水泥用量的增加，微表處混合料的抗磨耗性能和抗車轍性能均得到了不同程度的提高，但抗磨耗性能提高的幅度較大，實踐中應該以抗磨耗性能試驗結果作為最佳水泥用量的依據，分析得出水泥用量應控制在3%以內；

3)粗級配混合料6 d濕輪磨耗試驗檢測數據偏大，這是由于粗集料含量較大造成的，在降雨量較大地區應優先選用中、細級配；粗級配寬度變形率檢測值較小，這是由于粗級配內部的粗集料含量高，形成骨架結構提高了抗車轍能力，應優先選擇中值與下限之間的級配；

4)摻入2‰纖維的混合料寬度變形率有小幅度下降，說明摻入纖維可以提高微表處混合料的抗車轍性能。