冷拌冷鋪型精表處預防性養護技術研究

徐德根＊ 王小虎 劉杰 臧冬冬

（江蘇創為交通科技發展有限公司，江蘇 南京211189）

0 引言

隨著車輛的迅速增加，高速公路瀝青路面在車輛荷載與自然環境的作用下較早出現車轍、裂縫和坑槽等病害，使道路平整度、抗滑性能和行車質量出現急速下降，進而縮短了道路使用壽命。為有效改善近年來高速公路瀝青路面出現的一系列問題，瀝青路面預防性養護技術應運而生[1]，采用霧封層、稀漿封層、微表處、精表處、超薄磨耗層等預防性養護技術越來越多地被用于改善原路面的路表性能，緩解瀝青路面早期病害的發生，延長路面使用年限，提高路面使用性能。但是，霧封層在路面形成的油膜減小了路面的構造深度，致使早期抗滑性能出現衰變；微表處及稀漿封層黏附力不足、易脫皮，行車噪聲過大，嚴重降低了駕乘人員的乘車舒適性；超薄磨耗層成本較高，僅用于改善路面抗滑性能不足等功能型病害，性價比低[2-4]。精表處是一種采用同步碎石封層車等設備，將高性能膠結料和單一粒徑骨料灑布到原瀝青路面，形成一層超薄、耐磨、防滑的保護層，以提高路面防水性、抗滑性以及改善路面外觀的路面強化處理技術[5]。但是，同步封層車灑布的精表處厚度薄（3～5mm），對輕微車轍填補作用差。同時，同步封層灑布型精表處施工工藝復雜、控制要求高，乳化瀝青用量大，重車道施工后易泛油。為此，本文利用自制的慢裂快凝型超黏乳化瀝青，采用OFGC-5 級配，借鑒微表處級配設計方法，進行冷拌冷鋪型精表處配合比設計和性能評價，開發一種冷拌冷鋪型精表處預防性養護新技術。

1 原材料

1.1 超黏乳化瀝青

超黏乳化瀝青采用自制的陽離子慢裂快凝型乳化瀝青，其技術指標見表1。

表1 超黏乳化瀝青技術指標

1.2 集料與水泥

集料：粗集料選用玄武巖3～5mm 石料，細集料采用石灰巖0～3mm 石料，水泥為普通硅酸鹽P·O42.5 級。其技術指標均能滿足符合《公路瀝面施工技術規范》（JTG F40-2004）中的相應要求。

2 試驗方法

2.1 冷拌冷鋪精表處混合料配合比設計

通過濕輪磨耗試驗、拌合試驗來確定冷拌冷鋪型精表處的礦料級配、乳化瀝青、水泥和水的用量，優選出最佳目標配合比。

2.2 混合料濕輪磨耗噪音試驗

成型普通MS-2 微表處、灑布型精表處、冷拌冷鋪型精表處三種試件，采用手持聲級計，測試濕輪磨耗試驗中磨頭與混合料表面摩擦噪音，評價不同混合料的噪音大小。

3 試驗結果與討論

3.1 冷拌冷鋪型精表處混合料配合比設計

按照OGFC-5 礦料級配范圍，設計粗、中、細三組礦料級配，見表2。

表2 冷拌冷鋪型精表處設計合成級配（單位：%）

3.1.1 拌合試驗

拌合試驗用來確定稀漿混合料破乳速度和可拌和時間，能反映稀漿混合料的可施工性，可用于冷拌冷鋪精表處配合比的初選。設計油石比為：超黏乳化瀝青用量分別為：7.8%、8.5%、9.3%；對應的水泥用量為：1.0%、1.5%、2.0%，對應的用水量為：5%、6%、7%。采用正交試驗，進行拌合試驗，觀察拌合狀態和可拌合時間。以級配1#為例，拌合結果見表3，通過拌合試驗優選出稀漿狀態良好的混合料，且拌合時間＞120s的配合比方案。優選配合比方案見表4。

表3 級配1#不同配合比下冷拌冷鋪精表處的拌合試驗

表4 稀漿拌合狀態良好的配合比

3.1.2 濕輪磨耗試驗

用濕輪磨耗試驗評價冷拌冷鋪型精表處的抗剝落性能。根據表4 優選的配合比，將成型的冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗試件進行1h 和6d 浸水的濕輪磨耗試驗，試驗結果見表5。從表5 可知，不同級配濕輪磨耗值的關系：級配1#＞級配2#＞級配3#。級配1#最粗，成型后空隙率大，且用油量少，對石料的膠結黏附作用差，易剝落。級配3#最細，拌合狀態良好時，用油量大，成本高。級配2#1h 和6d 的濕輪磨耗值分別為243.6g/cm2和370.0g/cm2，且用油量適中。因此，將級配2#作為冷拌冷鋪型精表處設計級配目標配合比。

表5 不同配合比下濕輪磨耗值

3.1.3 目標配合比性能驗證

將設計的目標配合比進行性能驗證，結果如表6所示。從表6 可知，目標配比混合料性能均能滿足規范要求。30min 和60min 的黏聚力分別為1.6MPa 和2.5MPa，可以滿足施工后開放交通的技術要求。

表6 冷拌冷鋪目標配合比下的混合料性能

3.2 冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗噪音試驗

對成型普通MS-2型微表處、灑布型精表處和冷拌冷鋪型精表處濕輪磨耗試件，用聲級計測量濕輪磨耗試驗過程中的噪音，噪音測試時間統一規定為磨耗儀啟動工作后120～210s。考慮磨耗儀工作時自身產生的噪音，在試驗前先測量磨耗儀空轉時的噪音大小。噪音測試結果見圖1。從圖1 中數據看出，普通MS-2 型微表處為74dB，灑布型精表處為70.7dB，冷拌冷鋪型精表處為67.8dB。冷拌冷鋪型精表處噪音比普通MS-2型微表處低6～7dB。冷拌冷鋪型精表處，采用大空隙的礦料級配，成型后表面空隙大，具有良好的表面構造深度，與磨頭產生的噪音可以在空隙內部排除，減少音爆的產生，起到降噪的效果，因此，噪音最小。

圖1 不同級配混合料的濕輪磨耗噪音測試數據

3.3 抗滑性能評價

成型尺寸300mm×300mm×50mm 的AC-13 車轍板，在車轍板周圍黏貼1cm 厚的泡沫膠，攤鋪1cm 厚的普通MS-2微表處、灑布型精表處和冷拌冷鋪型精表處三種試樣。將試件放入到車轍儀中進行不同次數的碾壓后進行擺值和構造深度試驗。擺值和構造深度檢測結果見圖2 和圖3。從圖2 和圖3 可知，隨著碾壓次數的增加，混合料的擺值和構造深度逐漸減小，說明抗滑性能逐漸降低。但經10000 次碾壓后冷拌冷鋪型精表處構造深度與摩擦擺值最大，說明冷拌冷鋪型精表處抗滑性能最好，經長期碾壓磨耗后仍然具有良好的抗滑性能。

圖2 不同級配混合料摩擦擺值

圖3 不同級配混合料構造深度

3.4 抗車轍性能評價

由于灑布型精表處一般施工厚度為3～5mm，不用來修補車轍，未對灑布型精表處的車轍性能進行評價。采用車轍變形試驗，評價冷拌冷鋪精表處和MS-2微表處抗車轍性能。從圖4 可知，普通MS-2 型微表處的寬度變形率和車轍深度變形率分別為4.5%和13.2%。冷拌冷鋪型精表處的寬度變形率和車轍深度變形率分別為2.6%和9.2%。說明冷拌冷鋪型精表處的抗車轍性能優于普通MS-2 微表處。這是由于冷拌冷鋪型精表處級配中粗骨料形成骨架結構，可抵抗高溫車轍變形，且采用的超粘乳化瀝青的軟化點＞80℃，高溫抗車轍性能好。

圖4 車轍變形試驗結果

4 結束語

（1）通過拌合試驗、濕輪磨耗試驗進行了冷拌冷鋪型精表處配合比設計，設計出目標配合比為：超黏乳化瀝青用量為8.5%，水泥用量為1.5%，用水量為7%。

（2）室內濕輪磨耗噪音試驗發現，噪音大小關系為：普通MS-2型微表處＞灑布型精表處＞冷拌冷鋪型精表處，冷拌冷鋪型精表處具有優異降噪效果。

（3）通過抗滑性能試驗發現，隨著碾壓次數的增加，瀝青混合料的擺值和構造深度都在逐漸減小，抗滑性能逐漸降低。冷拌冷鋪型精表處的初始以及加載10000 次后的擺值和構造深度均大于微表處和灑布型精表處，抗滑性能最好。

（4）抗車轍性能方面，冷拌冷鋪型精表處的抗車轍性能優于普通MS-2微表處。