張肅軍

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730030）

1 引言

微表處作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有良好的高低溫性能、抗磨耗性能，且開放交通時(shí)間短，從2012年起，在甘肅省內(nèi)得到了大量的應(yīng)用。國內(nèi)外均對(duì)微表處的路用性能做了大量的研究工作[1-2]，同時(shí)，也有學(xué)者在微表處中加入橡膠粉、膠乳、纖維等改性劑，通過改善微表處用乳化瀝青的性能來進(jìn)一步提升其路用性能。本文主要通過調(diào)整級(jí)配，增加10-15mm碎石，調(diào)整原有MS3的礦料級(jí)配，并對(duì)調(diào)整前后的路用性能及耐久性進(jìn)行了研究。

2 材料與方法

2.1 原材料

1）乳化瀝青

本文采用的乳化瀝青均為改性乳化瀝青，由實(shí)驗(yàn)室自己生產(chǎn)，其性能指標(biāo)如表1所示。

2）集料

本文采用的集料規(guī)格為：碎石（10-15mm）、碎石（5-8mm）、碎石（3-5mm）、石屑（0-3mm）。篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 集料檢測結(jié)果

2.2 試驗(yàn)方法

本文設(shè)計(jì)了兩種級(jí)配類型的微表處，分別為MS3型和MS4型。為了提高微表處的抗車轍性能和耐磨耗性，在常用MS3型微表處的基礎(chǔ)上進(jìn)行了礦料級(jí)配改性，增加了10-15mm的碎石，下面將兩種類型微表處的配合比設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)過程進(jìn)行研究。

根據(jù)表2篩分結(jié)果，按MS-3結(jié)構(gòu)，進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。擬定的設(shè)計(jì)級(jí)配如表3，級(jí)配曲線如圖1。

根據(jù)表2篩分結(jié)果，按MS-4結(jié)構(gòu)，進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。擬定的設(shè)計(jì)級(jí)配如表4，級(jí)配曲線如圖2。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 動(dòng)穩(wěn)定度

微表處動(dòng)穩(wěn)定度采用負(fù)荷車輪試驗(yàn)（LWT），將試件成型為50mm×380mm，高20mm的試件，如圖3所示。在56.7kg負(fù)荷輪下碾壓1000次，模擬車輛行駛碾壓。圖3為兩者試驗(yàn)過程形成的碾壓次數(shù)與變形量之間的關(guān)系曲線。表5為MS3與MS4動(dòng)穩(wěn)定度。

表3 MS-3礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

表4 MS-4礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

圖1 MS3級(jí)配曲線

圖2 MS4級(jí)配曲線

由圖3可見，隨著碾壓次數(shù)的增大，MS3相比MS4發(fā)生更大的形變量，MS4的高溫抗車轍性能更好，為MS3的1.5左右。這是由于MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密實(shí)，抵抗車輛荷載能力越強(qiáng)。

3.2 耐磨耗性能

分別成型MS3和MS4濕輪磨耗試件，檢測磨耗前和磨耗后的擺值，以分析其表面磨耗性能。圖4為MS3和MS4磨耗前后擺值對(duì)比。

圖3 MS3與MS4動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)過程對(duì)比

表5 微表處MS3與MS4動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

圖4 MS3與MS4磨耗前后擺值對(duì)比

圖4可見，磨耗前，MS4相比MS3耐磨性更好；磨耗試驗(yàn)后，兩種微表處擺值都有所降低，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 力學(xué)性能

采用馬歇爾成型方法成型MS3和MS4型微表處馬歇爾試件，養(yǎng)生后做60℃馬歇爾穩(wěn)定度，結(jié)果如表6。

表6 MS3與MS4微表處馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖5可見，微表處MS3和MS4的流值相當(dāng)，但是MS4的穩(wěn)定度比MS3的大0.96kN，其力學(xué)強(qiáng)度高于MS3。進(jìn)一步說明MS4增加了10-15mm碎石，形成了骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，力學(xué)指標(biāo)增大。

3.4 耐久性

2017年4月，本文選取2014年鋪筑的三條微表處路段進(jìn)行了車轍、構(gòu)造深度、平整度的調(diào)查，分別為康臨高速、蘭臨高速和平定高速。調(diào)查結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

圖5 MS3與MS4微表處馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

表7 三條高速微表處性能對(duì)比

由表7可見，經(jīng)過3年的運(yùn)營時(shí)間，三條高速的微表處技術(shù)狀況除了蘭臨高速構(gòu)造深度不能滿足規(guī)范要求外，其他指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，說明選擇微表處作為路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修處治方式是可行的。

4 結(jié)語

本文進(jìn)行了MS3型和MS4型微表處的配合比設(shè)計(jì)，并對(duì)其各自的動(dòng)穩(wěn)定度、耐磨耗性能及力學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比，并對(duì)目前甘肅省三條已鋪筑微表處高速公路的耐久性進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得出以下結(jié)論：

1）MS4增加了10-15mm的碎石，形成的骨架更加密實(shí)，抵抗車輛荷載能力、磨耗能力相比MS3有所提高；

2）運(yùn)營3年后，康臨高速、蘭臨高速和平定高速微表處的車轍、構(gòu)造深度、平整度均能滿足規(guī)范要求。

因此，MS4型微表處作為路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修處治方式，具有優(yōu)異的抗車轍、耐磨耗及耐久性。