超微表處配合比設計與路用性能研究

為分析瀝青路面超微表處養護效果，文章依托項目進行配合比設計，在養護前后開展現場檢測確定路用性能改善情況，根據超微表處的設計要求選取原材料，通過取樣檢驗原材料質量，確定礦料級配和最佳油石比。通過在施工現場布置監測斷面，分析監測結果得出：養護后路面構造深度、摩擦系數、滲水系數大幅下降，行車噪音也有一定幅度下降，說明采用超微表處養護可有效改善路面抗滑和防水性能，并可降低行車噪音，取得了良好的應用效果。

超微表處；配合比設計；路用性能；抗滑性能；降噪性能

U416.03A170573

作者簡介：

楊姣姣（1988—），工程師，研究方向：道路與橋梁施工。

0" 引言

瀝青路面長期暴露在大氣中，受車輛荷載重復作用和氣候更替周期性影響［1］，容易產生多種病害，降低路面使用性能。瀝青路面早期病害如果不能得到及時修復，由于水分滲入等原因會造成路面結構的進一步破壞［2］，還會誘發交通事故。通過調查分析得出，在瀝青路面未出現結構性破壞前，由于多種因素的綜合作用會使道路在運營早期出現抗滑、抗滲性能下降，若未及時養護后期容易出現水破壞等嚴重病害，導致道路結構功能下降。在瀝青路面出現輕微破壞階段，若及時采取措施進行預防性養護，控制病害的進一步發展，可恢復路面防水、抗滑性能［3］，防止瀝青路面材料過早老化。我國絕大多數高等級公路采用瀝青路面，道路養護壓力大，養護費用高，而預防性養護可有效修復瀝青路面早期破壞，延長道路使用壽命。

早期采用加鋪罩面層的方式進行預防性養護，通過在瀝青路面表面攤鋪磨耗層等恢復路面使用性能［4］，然而，在罩面層施工期間，路面裂縫往往已經較為嚴重，罩面層養護滯后，工后容易出現裂縫等病害。目前常用微表處和霧封層進行養護，微表處可有效提升路面抗滑性能，霧封層防水效果好，可有效延緩瀝青路面老化，但行車噪音大、抗滑性能不足。超微表處對微表處進行升級改進，從選材、配合比設計和施工技術等方面進行優化，在具備傳統微表處技術優勢的前提下，降低行車噪音，綜合提升瀝青路面的抗滑、防水、降噪等功能［5-6］，提高瀝青路面早期養護效果。本文以瀝青路面早期病害預防性養護為研究背景，綜合傳統養護方法的技術優勢，合理確定乳化瀝青、集料、填料、外加劑比例，得出超微表處配合比。結合養護施工案例分析超微表處對路用性能的改善效果，確定超微表處的實用性。

1" 原材料選取

1.1" 改性乳化瀝青

超微表處選擇陽離子改性乳化瀝青，其中改性劑含量≥3%，改性乳化瀝青取樣檢測結果如表1所示。各指標檢測結果均滿足設計要求，改性乳化瀝青可以選用。

1.2" 集料

超微表處粗集料最大粒徑≤10 mm，選用硬度大、強度高，結構穩定的玄武巖軋制而成，其主要技術指標取樣檢測結果如表2所示。細集料應滿足干燥、潔凈、有棱角等要求，選用玄武巖軋制得到，其主要技術指標取樣檢測結果如下頁表3所示。粗細集料各主要技術指標檢測結果均滿足設計要求，可以選用。

1.3" 外加劑

超微表處常用的外加劑有增稠劑、增韌劑、成膜劑、改性劑等，配合比設計中可以根據實際情況選用。增稠劑可以在超微表處混合料拌和過程中起到增稠作用，防止填料下沉，保證混合料性能穩定；還可以改善混合料流變性能，根據現場施工情況調節混合料黏度，有利于改善施工性能。針對本文陽離子乳化瀝青，選用Q型有機增稠劑，經試驗得出最佳摻量為2%～2.5%。增韌劑可提高超微表處材料成膜韌性，提升混合料與路面之間的結合效果。常用R型增韌劑主要成分為水性環氧樹脂，通過試驗確定最佳摻量為30%左右。成膜劑也可以提升超微表處材料與路面的結合效果，提升表面功能，本文選取T型合成樹脂成膜劑。改性劑可提升超微表處混合料的綜合使用性能，以快速恢復路面使用性能，本文選取SBS膠乳改性劑，可有效改善超微表處混合料的低溫抗裂性和疲勞特性。

超微表處配合比設計與路用性能研究/楊姣姣

1.4" 填料

為提升路面的抗滑、耐磨性能，提高車輛行駛安全，擬采用石英砂抗滑填料。石英砂主要成分為SiO2，硬度較高，具有良好的抗酸堿性能，化學性能較穩定。本文選取20～40目和40～70目兩種規格的石英砂，經取樣檢測其硬度為7.2，密度為2.658 g/cm3，堆積密度為1.573 g/cm3，熔點為1 760 ℃，均達到了設計要求，按照1∶1比例混合加入超微表處混合料。

2" 超微表處配合比設計

2.1" 礦料級配

超微表處集料粒徑分為0～3 mm、3～5 mm和5～10 mm三種規格，通過篩分試驗確定集料級配如表4所示。

2.2" 最佳油石比

選取上述原材料，分別選擇6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%五種油石比制備試件，開展濕輪磨耗值試驗和負荷輪碾壓試驗。對比分析試驗結果得出油石比在7.2%～7.4%時，試件各項技術指標最優，能保證超微表處混合料具有良好的技術性能，綜合分析確定最佳油石比為7.3%。

3" 超微表處養護路面使用性能分析

3.1" 抗滑性能

本文依托某高速公路瀝青路面養護項目，通過路面使用狀況調查，確定K30+050～35+600段采用超微表處進行預防性養護。根據現場調查結果，該路段瀝青路面有裂縫、車轍等輕微病害，可通過預防性養護技術進行維修。按照上述配合比拌制超微表處混合料，現場施工嚴格控制施工質量。抗滑性能是瀝青路面的重要功能指標，本文選取瀝青路面破損較嚴重的K31+240～K32+240段作為試驗路段，每隔200 m選擇一個斷面對路面構造深度和摩擦系數開展檢測，與養護前檢測結果進行對比分析確定養護效果。瀝青路面構造深度采用手工鋪砂法檢測，檢測結果見圖1所示，摩擦系數采用擺式摩擦儀測定，檢測結果見圖2。

由圖1可知，養護后路面構造深度有小幅下降，這是由于改性乳化瀝青對路面宏觀構造填充程度較高造成的。養護前各測點瀝青路面構造深度平均值為0.52 mm，養護后平均值為0.46 mm，下降了0.06 mm。

由圖2可知，得出養護后路面摩擦系數有一定提升。養護前各測點摩擦系數平均值為0.54，養護后平均值為0.65，相較增加了20.7%，路面抗滑性能得到提升。分析原因是超微表處內部含有大量抗滑填料，因此在構造深度衰減的情況下，養護后路面抗滑性能仍然得到有效提升，說明采用超微表處養護后路面抗滑性能得到改善，養護效果較好。

3.2" 防水性能

仍選擇K31+240～K32+240段作為試驗段，每隔200 m取一個測點通過路面滲水試驗測定滲水系數。為進行對比分析，分別在養護前后開展檢測，檢測結果如圖3所示。

由圖3可知，得出超微表處養護后路面滲水系數明顯下降，路面防水性能得到大幅提升。養護前路面滲水系數平均值為72.7 mL/min，養護后平均值為11 mL/min，下降幅度為84.9%，路面防水性能得到大幅提升。路面防水性能提升可有效防止瀝青路面出現水破壞，延長瀝青路面使用壽命。

3.3" 降噪性能

行車噪音主要包括車輛自身噪音和輪胎噪音，其中車輛自身噪音主要來源于發動機，而輪胎噪音與路面結構特性、行車速度和輪胎花紋直接相關。試驗表明，路面構造深度越大，輪胎與路面摩擦產生的行車噪音也越大，進而影響行車舒適性。為檢驗超微表處的降噪效果，在K30+050～35+600段超微表處養護完工后，選取K31+300、K32+300、K33+300、K34+300四個監測斷面進行噪音監測，與養護前噪音監測結果對比以確定降噪效果。在現場利用噪音檢測儀對行車噪音進行監測，整理得出養護前后路面噪音監測結果如圖4所示。

對比分析圖4噪音監測結果，得出在養護后路面行車噪音有一定幅度下降，說明超微表處降低行車噪音。養護前路面行車噪音平均值為76.7 dB，養護后路面行車噪音平均值為71.9 dB，下降幅度為6.3%，說明養護后路面行車噪音有一定幅度下降，超微表處具有一定的降噪能力，可進一步提升行車舒適性。

4" 結語

超微表處在傳統微表處技術的基礎上，通過優化配合比設計，改進路面養護效果。本文依托工程項目，對超微表處配合比設計進行分析，并在施工現場開展檢測，對比分析路用性能檢測結果確定養護效果，得出以下結論：

（1）對比分析得出養護后路面構造深度有小幅衰減，而摩擦系數平均增幅為20.7%，綜合分析得出采用超微表處養護后路面抗滑性能得到提升。

（2）采用超微表處養護后路面滲水系數從72.7 mL/min下降到11 mL/min，下降幅度達到84.9%，說明養護后大幅提升了路面防水性能，可有效防止水破壞，增加瀝青路面使用年限。

（3）養護后路面行車噪音有一定幅度下降，說明超微表處可降低行車噪音，提升行車舒適性。

［1］溫" 江.改性乳化瀝青微表處瀝青路面養護效果評價［J］.交通世界，2023（24）：78-80.

［2］付美江.MS-Ⅲ型微表處混合料在公路預防性養護中的應用［J］.交通世界，2023（23）：46-48.

［3］朱小良，李紅兵，汪福松.鋼渣資源化的微表處養護技術環境影響量化分析［J］.武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2024（4）：133-137，143.

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20240312