MS4型微表处配合比设计及其性能评价

张肃军

（甘肃省兰州公路管理局，甘肃 兰州 730030）

1 引言

微表处作为一种预防性养护技术，具有良好的高低温性能、抗磨耗性能，且开放交通时间短，从2012年起，在甘肃省内得到了大量的应用。国内外均对微表处的路用性能做了大量的研究工作[1-2]，同时，也有学者在微表处中加入橡胶粉、胶乳、纤维等改性剂，通过改善微表处用乳化沥青的性能来进一步提升其路用性能。本文主要通过调整级配，增加10-15mm碎石，调整原有MS3的矿料级配，并对调整前后的路用性能及耐久性进行了研究。

2 材料与方法

2.1 原材料

1）乳化沥青

本文采用的乳化沥青均为改性乳化沥青，由实验室自己生产，其性能指标如表1所示。

2）集料

本文采用的集料规格为：碎石（10-15mm）、碎石（5-8mm）、碎石（3-5mm）、石屑（0-3mm）。筛分试验结果见表2。

表2 集料检测结果

2.2 试验方法

本文设计了两种级配类型的微表处，分别为MS3型和MS4型。为了提高微表处的抗车辙性能和耐磨耗性，在常用MS3型微表处的基础上进行了矿料级配改性，增加了10-15mm的碎石，下面将两种类型微表处的配合比设计及性能评价过程进行研究。

根据表2筛分结果，按MS-3结构，进行矿料级配设计。拟定的设计级配如表3，级配曲线如图1。

根据表2筛分结果，按MS-4结构，进行矿料级配设计。拟定的设计级配如表4，级配曲线如图2。

3 试验结果分析

3.1 动稳定度

微表处动稳定度采用负荷车轮试验（LWT），将试件成型为50mm×380mm，高20mm的试件，如图3所示。在56.7kg负荷轮下碾压1000次，模拟车辆行驶碾压。图3为两者试验过程形成的碾压次数与变形量之间的关系曲线。表5为MS3与MS4动稳定度。

表3 MS-3矿料级配设计

表4 MS-4矿料级配设计

图1 MS3级配曲线

图2 MS4级配曲线

由图3可见，随着碾压次数的增大，MS3相比MS4发生更大的形变量，MS4的高温抗车辙性能更好，为MS3的1.5左右。这是由于MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密实，抵抗车辆荷载能力越强。

3.2 耐磨耗性能

分别成型MS3和MS4湿轮磨耗试件，检测磨耗前和磨耗后的摆值，以分析其表面磨耗性能。图4为MS3和MS4磨耗前后摆值对比。

图3 MS3与MS4动稳定度试验过程对比

表5 微表处MS3与MS4动稳定度试验结果

图4 MS3与MS4磨耗前后摆值对比

图4可见，磨耗前，MS4相比MS3耐磨性更好；磨耗试验后，两种微表处摆值都有所降低，MS3的耐磨性降低了12.5%，MS4的耐磨性降低了6.9%，相比MS4具有更好的耐磨性。

3.3 力学性能

采用马歇尔成型方法成型MS3和MS4型微表处马歇尔试件，养生后做60℃马歇尔稳定度，结果如表6。

表6 MS3与MS4微表处马歇尔试验结果

图5可见，微表处MS3和MS4的流值相当，但是MS4的稳定度比MS3的大0.96kN，其力学强度高于MS3。进一步说明MS4增加了10-15mm碎石，形成了骨架密实结构，力学指标增大。

3.4 耐久性

2017年4月，本文选取2014年铺筑的三条微表处路段进行了车辙、构造深度、平整度的调查，分别为康临高速、兰临高速和平定高速。调查结果汇总如表7所示。

图5 MS3与MS4微表处马歇尔试验结果对比

表7 三条高速微表处性能对比

由表7可见，经过3年的运营时间，三条高速的微表处技术状况除了兰临高速构造深度不能满足规范要求外，其他指标均能满足规范要求，说明选择微表处作为路面预防性养护维修处治方式是可行的。

4 结语

本文进行了MS3型和MS4型微表处的配合比设计，并对其各自的动稳定度、耐磨耗性能及力学性能进行了对比，并对目前甘肃省三条已铺筑微表处高速公路的耐久性进行了统计分析，得出以下结论：

1）MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密实，抵抗车辆荷载能力、磨耗能力相比MS3有所提高；

2）运营3年后，康临高速、兰临高速和平定高速微表处的车辙、构造深度、平整度均能满足规范要求。

因此，MS4型微表处作为路面预防性养护维修处治方式，具有优异的抗车辙、耐磨耗及耐久性。