城市道路稀浆封层性能研究

张断英 朱松伟 张航

摘 要：为提高城市道路养护维修效率，首先分别测定了乳化沥青蒸发残留物的三大指标；然后通过稠度试验确定了混合料的最佳用水量，采用湿轮磨耗试验与负荷轮粘砂量试验得到最佳油石比；最后通过粘聚力试验研究了稀浆封层混合料路用性能。试验结果表明ES-2型混合料的最佳用水量为6%，最佳油石比为7.1%；在骨料：乳化沥青：外加水量=100：12：6 的情况下，稀浆封层混合料的粘聚力从30min到60min可以提高大约50%，湿轮磨耗值为607g/m2，负荷轮粘砂值为352g/m2；混合料耐磨性能良好，该稀浆封层混合料配合比可用在城市道路养护维修中。

关键词：道路工程；路用性能；粘聚力试验；稀浆封层；配合比

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）18-0083-02

1 原材料性能检测

1.1 乳化沥青性能测试

本试验所使用的沥青为成品乳化沥青，其各项技术指标中，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20—2011）》，首先测定了蒸发残留物含量、标准粘度、破乳速度等指标，进而测试了蒸发残留物的延度、针入度、软化点等沥青三大指标。

1.2 集料性能测试

1.2.1 集料密度

本试验所用集料为石灰岩，须对所用的粗集料和细集料进行试验测定判定所选择集料是否符合《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中的要求。試验所测得粒径2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm粗集料密度数据见表2，均满足《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中对稀浆封层粗集料的要求。试验所测得粒径0.15mm ～0.3mm、0.3mm～0.6mm、0.6mm～1.18mm、1.18mm～2.36mm的细集料密度数据见表2，均满足《公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）》中对稀浆封层细集料的要求。

1.2.2 级配组成

稀浆封层采用ES-2型级配，厚度6～8mm的中粒式封层。这类稀浆封层具有比较明显的特点，细粒料的量非常充足，能够与裂缝形成有机结合。同时，表面纹理较清晰，美观程度较高，能够在多个领域个多方面使用，应用范围比较广泛，在大型公路与城市道路中利用率较高。除此以外，可以与热拌粗级配沥青混合料相互结合使用，或者在路面上以贯入的方式形成罩面。这种封层具有良好的适应性，可以作为路桥的下封层，防止水的渗漏，或者在一些新旧路面上形成下面的保护层，防止公路表面的磨损。

粒径小于0.075mm的集料占总量的8.9%，粒径大小在0.075～0.15mm之间的集料占总量的4.9%，粒径大小在0.15～0.3mm之间的集料占总量的7.9%，粒径大小在0.3～0.6mm之间的集料占总量的13.3%，粒径大小在 0.6～1.18mm之间的集料占总量的20.1%，粒径大小在 1.18～2.36mm之间的集料占总量的20.3%，粒径大小在 2.36～4.75mm之间的集料占总量的24.6%。合成级配曲线完全位于ES-2型级配的上下限之间，并且接近中值，大致呈现为S型曲线，故符合《微表处和稀浆封层技术指南》中对ES-2型级配的要求，可以采用本级配进行稀浆封层混合料试验。

1.2.3 砂当量

稀浆封层合成集料中通过4.75mm筛集料的砂当量测试结果为67.5%，符合稀浆封层用集料砂当量的技术要求（≥50%）。

2 混合料配合比确定

2.1 外加水量确定

稀浆封层混合料的外加水量，以《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20—2011）》中的《T0751乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验》为依据进行详细的确定。采用这种试验方法，符合美国相关规定的标准，并且在结合我国最新研究成果的基础上，进行一定程度的创新。按照ASTM及ISSA的规定，2cm～3cm是坍下的稀浆封层混合料边缘与中心圆边的最佳距离，施工效果较好。

经过多次试验最终确定稀浆封层用水量为6%，当集料为500g时改性乳化沥青加入量为58g时试样出现自然坍落并且坍下的混合料距离中心圆边的距离为2.3cm满足《微表处和稀浆封层技术指南》对此的要求。

2.2 沥青用量确定

沥青用量，是通过《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20—2011）》中的《T 0752—乳化沥青稀浆封层混合料湿轮磨耗试验》和《T0755乳化沥青稀浆封层混合料碾压试验》来确定的。其中，按照《T0752—乳化沥青稀浆封层混合料湿轮磨耗试验》的规定，需要在水中放入混合料试，对微表处的性能进行测试。持续5min，采用专业的磨头，对微表处进行钻磨，记录相关的数据并分析损耗率，注意，湿轮磨耗损失量的单位是g/mg2。在试验的过程中，不能使用旧的胶管磨耗面，在一个试件完成后，需要先转动半圈，然后对磨损面进行更换，使损耗的程度控制在规定范围内，标准为800g/mg2。按照《T0755乳化沥青稀浆封层混合料碾压试验》的规定，600g/mg2是单位面积粘附砂量的标准值，在对照的基础上，对沥青用量的最大值进行详细确定。

随着油石比从6.5%、7.0%到7.5%的逐渐增大，湿轮磨耗值反而随之减小，负荷轮粘砂值呈现增大趋势。在油石比达到6.5%的时候，湿轮磨耗值超标，不符合规定的标准。需要对油石比与湿轮磨耗值和负荷轮粘砂值之间的关系曲线进行详细的分析，计算出新的油石比，重新设计乳化沥青稀浆封层混合料，增强其适应性。

3 混合料性能测试

3.1 粘聚力试验

稀浆封层混合料的粘聚力试验是用于测定初凝后的乳化沥青稀浆封层混合料在粘结力测试中达到最大粘结力的时间，即确定稀浆封层混合料的开放交通时间。在乳化沥青稀浆封层配合比设计时，一般要求初凝时间的粘结力为1.2N·m，开放交通时的粘结力达到2N·m。

对在最佳水量6%，油石比7.1%下稀浆封层混合料进行试验，试验结果表明，当温度为25℃时，半个小时以内，稀浆封层混合料的粘聚力从1.6N·m变化到2.4N·m，提升了50%。在30min初级成型时，试样表面有裂纹出现，而60min中度成型时，试样表面没有裂纹，但压头下的集料被碾落。

从所测的稀浆封层粘聚力可知，稀浆封层在较短的养生时间内就能得到良好的路用性能。随着养生时间的增加，试样的粘聚力不断增长，抗破坏能力随之增强强。因而在实际施工过程中，使用稀浆封层可以加快道路开放的时间，缩短道路维修的周期。

3.2 湿轮磨耗与负荷砂轮试验

在确定的配合比的条件下，重复为确定油石比所做的湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂試验，以此来判断试验所得稀浆封层混合料配合比在实际应用中是否适用。

按照规范流程进行试验，对稀浆封层混合料的测试得到试验结果为，在骨料：乳化沥青：外加水量=100：12：6的情况下，湿轮磨耗值为607g/m2，负荷轮粘砂值为352g/m2，均符合规范要求。此时稀浆封层混合料耐磨性能良好，说明稀浆封层混合料配合比在实际应用中可以采用。

4 结语

当集料质量、油石比、蒸发残留物含量、改性乳化沥青质量一定的情况下，如果水质量不变，填料质量与可拌和时间的联系较小；如果水质量发生一定的改变，可拌和时间会发生非常明显的变化。

对于稀浆封层混合料，油石比变大会导致湿轮磨耗值的减小；油石比的减小会导致负荷轮粘砂值随之增大。

对最佳油石比7.1%与最佳用水量6%下稀浆封层混合料的粘聚力试验、湿轮磨耗试验和负荷轮粘砂试验三项性能进行的测试可得出该稀浆混合料初凝时间和开放交通时间合理，耐磨性能良好，完全适用于实际公路养护工作。

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