MS-3型微表处矿料级配在预防性养护工程中的优化

尹 帅

(张家口市公路施工管理处，河北 张家口 075100)

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合比拌和并摊铺到原路面上，并在1～2 h内开放交通，具有高抗滑性和耐久性的薄层。

1 工程概况

某公路预防性养护工程，由于车载作用，路面出现较为严重的纵向裂缝、龟裂、车辙等病害，影响行车安全及舒适性。通过前期勘察、调查，结合交通量，考虑到所在区域不断交施工条件，本着“预防、恢复、经济、安全”的原则，对路面进行微表处功能性修复。

2 原材料性质分析

粗细集料采用当地的石灰岩碎石5～10 mm、3～5 mm和机制砂0～5 mm，改性乳化沥青采用张家口本地产拌和用改性乳化沥青(BCR)，水泥采用张家口本地产P.S.A32.5。

2.1 改性乳化沥青

改性乳化沥青采用拌和用改性乳化沥青(BCR)，试验项目及试验结果见表1。试验结果表明，所检测项目均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)关于拌和用乳化沥青(BCR)的技术要求。

表1 改性乳化沥青试验结果

2.2 粗集料

采用5～10 mm和3～5 mm石灰岩碎石粗集料，试验项目及试验结果见表2。试验结果表明，所检测项目均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)高速公路及一级公路表面层及粗集料技术要求。

表2 粗集料试验结果

2.3 细集料

采用0～5 mm机制砂，试验项目及试验结果见表3。试验结果表明，所检测项目均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)高速公路及一级公路表面层细集料技术要求。

表3 细集料试验结果

2.4 水泥

采用P.S.A32.5水泥，试验项目及试验结果见表4。试验结果表明，所检测项目均符合《通用酸盐水泥》(GB 175-2007)标准要求。

表4 水泥试验结果

3 微表处混合料配合比设计

3.1 矿料级配的确定

依据设计文件关于微表处矿料级配范围的要求，确定级配组成结果见表5。

表5 矿料级配组成结果

3.2 配合比初选

根据现场施工经验，对三组配合比进行初步选定，并结合本项目交通量及气候特点，微表处选定配合比为第二组，并按照改性乳化沥青用量为10%，水泥为1%，用水量5%，进行拌和试验和粘聚力试验。试验结果见表6。

表6 拌和试验和粘聚力试验结果

可拌时间太短，破乳速度加快，容易导致微表处现场施工过程中产生松散和结团现象。可拌时间太长，破乳速度太慢，无法满足通车需求。

4 配合比优化设计

在基础配合比的基础上，分别采用9%、10%、11%3个改性乳化沥青用量。以稠度为2～3 cm的用量，作为标准用水量，分别进行湿轮磨耗试验和负荷粘砂试验，试验结果见表7。以湿轮磨耗值(浸水1 h)不大于540 g·m-2和负荷粘砂试验粘附砂量不大于450 g·m-2作为设计控制依据，确定微表处混合料配合比设计的油石比范围。

表7 湿轮磨耗试验和负荷粘砂试验结果

由图1可见，乳化沥青用量9%、10%、11%的微表处混合料的湿轮磨耗与粘附砂量均能满足设计要求。试验结果考虑工程的处地区的气候特点，微表处混合料的乳化沥青为10%，最佳油石比6.1%。

配合比设计结果为矿料∶乳化沥青∶水泥=100∶10∶1

乳化沥青用量(%)

5 微表处配合比性能验证

配合比验证结果见表8。试验结果表明，采用此微表处配合料和配合比设计结果拌和出的混合料，其技术性均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)关于微表处混合料的技术标准要求。

表8 微表处混合料配合比性能验证结果

6 结 论

目标配合比结果见表9。试验结果表明，各项技术指标均满足设计要求。

表9 微表处混合料目标配合比设计结果

用水量根据天气状况和温湿度自行调整，以满足拌和时间和拌和状态。

油石比越低，湿轮磨值越高，粘附砂量越低。油石比越高，湿轮磨耗值越低，粘附砂量越高。砂当量越低，湿轮磨耗就越大，耐磨能力就越差。反之，湿轮磨耗度越小，耐磨能力就越好。同时也是满足油石比与沥青混合料级配优化的根本所在。

综合所述，良好的级配不仅与改性乳化沥青(BCR)的有效粘结有关，而且还能够满足微表处的路用性能，实现同步固结成型。