微表处的认识及应用

吴 俊

1 微表处的概述

1.1 微表处的定义

微表处是采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青,粗细集料,填料,水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上,并很快开放交通的具有高抗滑性和耐久性能的薄膜。它能满足摊铺不同截面厚度的要求,不同沥青用量和不同摊铺厚度的混合料,经养生和初期交通作用固化后,能经受住行车作用,并在使用寿命内保持良好的抗滑性能。它能适应迅速开放交通的需要,一般来说,在气温 24℃、湿度小于 50%的情况下,12.7mm厚的微表处要求施工后 1 h即可开放交通。按照矿料级配的不同微表处可以分为Ⅱ型和Ⅲ型,分别以 MS-2和 MS-3表示。MS-3型微表处公称最大粒径为 9.5mm,适用于高速公路,一级公路的罩面和车辙填充;MS-2微表处公称最大粒径为 4.75mm,适用于中等交通量高速公路,一、二级公路的罩面。

1.2 微表处的技术特点

1)封水功能。2)抗滑和耐磨耗功能。3)填充功能。4)恢复路表外观功能。5)与原路面的粘结性。6)与矿料的裹附性。

1.3 微表处的适用范围

1)已建公路,城市道路路面预防性养护。2)新建公路的下封层。3)新建和改建公路,城市道路路面上封层。4)县乡道路的简易铺装。

1.4 微表处技术的应用特点

1)施工速度快。2)微表处可提高路面的防滑能力,增加路面色彩对比度,改善路面性能,延长路面使用寿命。3)成型快,工期短,施工季节长,可以夜间作业。4)常温条件下作业,降低能耗、不释放有毒物质,符合环保要求。5)在面层不发生塑性变形的条件下,可修复深达 38mm的车辙而无需碾压。6)因为微表处很薄,所以在城市干道和立交桥上应用不会影响排水,用于桥面也不会增加多少重量。7)在机场,密级配的微表处能作防滑面而不会产生破坏飞机发动机的散石。8)由于它能填补厚达 38mm的车辙,而且十分稳定,也不产生塑性变化,所以它是不进行铣刨又能解决问题的独特方法。

1.5 微表处作为一种高性能的稀浆混合料具有的技术优点

1)与普通稀浆封层相比,微表处具有更高的抗磨耗性能和抗滑性能,并可以完成对原路面的车辙修复。2)比热沥青薄层罩面具有更好的封层效果,更好地防止路表水的下渗,从而更好的保护路面结构。3)开放交通快。4)价格较低,可以降低建设或养护成本。5)施工速度快。

2 微表处材料的选择和试验技术要求

2.1 改性乳化沥青材料

乳化剂必须是慢裂快凝型的阳离子乳化剂,且所用乳化剂不能对沥青性能造成影响;对各种沥青的适应性要好,与改性剂要有良好的配合性。改性剂的选择应根据不同地区的气候、交通特点进行试验后确定。

2.2 集料

1)材质要求。为提高乳化沥青稀浆封层的抗滑耐磨性能,延长封层使用寿命,最好选择强度高、硬度大、耐磨性好的石料作集料,而且要选用干净的、棱角较多、石质表面粗糙的轧制石屑。

2)细集料砂当量。砂当量是控制集料泥土含量的重要指标之一。我国规定的用于高速公路和一级公路沥青面层的细集料砂当量SE≥60%,其他公路不小于 50%。

2.3 填料、外加剂和添加剂

微表处混合料中填料、外加剂和添加剂的作用、规格与普通稀浆封层混合料所要求的基本一样。

2.4 矿料级配

我国一般采用不同规格的粗细集料、矿粉等掺配的方法进行矿料级配。

2.5 稀浆混合料设计

2.5.1 拌和试验

在拌和容器内放入一定量的矿料、填料,拌匀,再将水、添加剂等倒入容器中拌匀,然后倒入一定量的乳化沥青搅拌并记时,当混合料完全抱团,无法拌和时,记录此刻时间,为不可拌和时间。重新调整混合料的配方,重复进行上述试验步骤,并记录试验时的气温和湿度。拌和试验是确定稀浆混合料的破乳时间的重要检测内容,并作为混合料配合比设计的重要依据,反映了稀浆封层的拌和性,粘附性,固化时间等路用性能,也能确定外加剂的品种和用量。

2.5.2 初凝时间试验

初凝时间试验是取刚拌匀的稀浆混合料立即摊在油毛毡上铺平并开始记时。把试件放在室温下,隔 3min,用一长过滤纸或餐巾纸轻轻地压混合料表面,如果在纸上没有见到褐色的斑点,就认为稀浆已经初凝。记录初凝时间和试验时的气温和湿度。

2.5.3 粘结力试验

粘结力反映了混合料的成型速度和开放交通时间。在相同时间内,混合料的粘结力数值越大,说明混合料的成型速度越快,早期强度越高。通过稀浆混合料的拌和试验和粘结力试验,可确定出混合料的初步配方,但还需要有湿轮磨耗试验、负荷车轮粘附砂试验和车辙变形试验来检验这一配方能否满足路用性能的要求。

2.5.4 稀浆混合料设计程序

1)设计矿料配合比;2)确定混合料的稠度及加水量;3)混合料的破乳时间;4)混合料的初凝时间和开放交通时间;5)最佳沥青含量的确定。

3 施工工艺

3.1 施工前对原路面的要求

1)原路面必须有足够的结构强度。

2)对于原路面存在的病害,如:结构性车辙、宽裂缝、坑槽、松散、壅包等,应先将病害处理好后,再进行微表处。

3.2 施工准备

1)原路面为沥青路面时,一般不需要喷洒粘层油。

2)监理在场的情况下,对材料和施工机具进行施工前检查标定。

3.3 铺筑试验段

微表处正式施工前,应选择合适的路段摊铺试验段。试验段长度不小于 200m。通过试验段的摊铺,确定施工工艺。根据试验段摊铺情况,在设计配合比的基础上做小范围的调整,确定施工配合比。

3.4 施工

3.4.1 微表处施工程序

彻底清除原路面的泥土等;施画导线,以保证摊铺车顺直行驶,有路缘石,车道线等作为参照物的,可不施画导线;摊铺车摊铺稀浆混合料;手工修复局部施工缺陷;初期养护;开放交通。

3.4.2 摊铺步骤

1)根据施工路段的路幅宽度,调整摊铺槽宽度,应尽量减少纵向接缝数量,在可能的情况下,宜使纵向接缝位于车道线附近。2)将装好材料的摊铺车开至施工起点,对准控制线,下放摊铺槽,调整摊铺槽使其周边与原路面贴紧。3)按生产配合比和现场矿料含水量拌好混合料,流入摊铺槽,开动摊铺车匀速前进。4)稀浆混合料摊铺后的局部缺陷,应及时使用橡胶耙等工具进行人工找平。5)接缝处理:对于纵向接缝,应作成对接接缝,用油毡将前一段施工段末端1m～3m覆盖,保证油毡末端与微表处材料层边缘齐平。

对于横向接缝,应作成搭接接缝,为保证接缝的平整度,搭接宽度不宜过大,纵向搭接宽度不应超过 76.2mm,接缝处高出量不大于 6mm。同时施工中宜从上一车程封层终端,倒回 3m～5m的距离开始下一车程的施工;纵、横接缝都应进行人工找平。

4 结语

公路养护是以预防性养护为主,修补为辅。我国引进稀浆封层和微表处技术并对其进行了开发研究,成功地缓减了因经济发展造成的交通量增加产生的路面超负荷状况;同时也修复了路面磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害,提高了适应气候变化的能力,抵抗自然气候的侵蚀,提高了其承载能力和防止病害的能力。

[1] 周余明.高速公路养护管理[M].北京:人民交通出版社,2000:12.

[2] JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] 谢 宁.稀浆封层技术在公路养护中的应用[J].山西建筑,2009,35(16):276-277.