摘要 為解決普通微表處材料黏聚力低、耐磨性差等問題，改善公路路面微表處路用性能，延長其使用年限，文章選用高黏乳化瀝青拌制高黏微表處材料，通過室內(nèi)試驗(yàn)對高黏微表處、SBS及SBR微表處的成形強(qiáng)度、常規(guī)路用性能、層間抗剪切能力、低溫抗裂性能實(shí)施對比，并對其實(shí)際工程應(yīng)用效果進(jìn)行了檢測評定。工程實(shí)踐表明，高黏微表處抗滑、耐磨、降噪及抗?jié)B性能優(yōu)良，可顯著提升路面的路用性能，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 公路瀝青路面；高黏微表處；配合比設(shè)計；路用性能；應(yīng)用效果

中圖分類號 U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0097-03

0 引言

微表處作為一種常用的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方式，能全面消除瀝青路面的早期病害，有效改善道路路用性能，延長運(yùn)營壽命。但受瀝青材料性能制約，常規(guī)微表處的混合料黏附性能、抗剪能力及高溫性能較差，嚴(yán)重縮短微表處的使用年限[1-3]。因此，如何通過科學(xué)方法改善微表處材料的路用性能，已成為當(dāng)前面臨的主要問題。該文采用高黏乳化瀝青材料拌制高黏微表處，利用室內(nèi)試驗(yàn)對其性能實(shí)施測試，并對其實(shí)際工程應(yīng)用效果進(jìn)行了評價，取得了良好的應(yīng)用效果，對推動高黏微表處的應(yīng)用發(fā)展具有重要意義。

1 試驗(yàn)方案

1.1 原材料

乳化瀝青：選用高黏、SBS及SBR三種乳化瀝青材料，其中高黏乳化瀝青黏度較高，其60℃黏度值達(dá)

91.5 kPa·s，黏附性能更優(yōu)。

集料：選用優(yōu)質(zhì)玄武巖集料，質(zhì)地堅硬，棱角性好，包括0～3.0 mm、3.0～5.0 mm、5.0～10.0 mm三種規(guī)格；礦粉材料采用石灰?guī)r研磨而成，細(xì)度符合要求；水泥選用山水牌普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號為P·O42.5。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)現(xiàn)行《微表處施工技術(shù)細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行微表處配合比設(shè)計；利用直剪及拉拔試驗(yàn)測定微表處材料成形后的抗剪切強(qiáng)度[4]。按照現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）相關(guān)規(guī)定，通過凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)及抗折強(qiáng)度試驗(yàn)測定微表處的低溫性能[5]。

2 配合比設(shè)計與性能檢測評定

2.1 配合比確定

在微表處配合比設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)MS-3型級配標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)的級配設(shè)計，并利用拌和試驗(yàn)獲得水、水泥摻量，然后借助濕輪磨耗試驗(yàn)及負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)分別測定各種油石比下的混合料濕輪磨耗值與黏附砂量，從而得到最佳的油石比，具體測試結(jié)果如圖1所示：

從圖1可以看出，當(dāng)油石比介于6.4%～7.5%范圍內(nèi)時符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其最優(yōu)油石比為6.7%。高黏乳化瀝青固含量取62.0%，其用量為集料總量的10.8%，據(jù)此可以得出高黏瀝青的混合料配合比。

丁苯橡膠微表處相較于常規(guī)微表處，其內(nèi)部集料和瀝青材料之間的黏附效果更佳，耐磨及抗?jié)B透性能更加優(yōu)良，但其高溫穩(wěn)定性較差，而SBS乳化瀝青能夠有效提升混合料的高溫穩(wěn)定性，增強(qiáng)SBS微表處的抗車轍能力[6-8]。

該研究選用同一礦料級配組合，采用相同的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》與《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）相關(guān)規(guī)定，利用拌和試驗(yàn)、濕輪磨耗試驗(yàn)與負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)分別得到SBS與SBR微表處的混合料配合比。三種微表處的混合料配合比如表1所示：

2.2 性能檢測評定

混合料成形強(qiáng)度：黏聚力作為瀝青混合料性能的重要評價指標(biāo)，不僅能夠有效反映瀝青混合料成形效果，而且能反映乳化瀝青的破乳時長，從而判定乳化瀝青與集料之間的黏附能力。通過實(shí)驗(yàn)測試得到三種微表處的混合料黏聚力，如表2所示：

從表2可以看出，隨時間的不斷增加，三種微表處的混合料黏聚力均逐漸增大。其中，高黏微表處混合料黏聚力的整體水平較高，在成形20.0 min條件下其黏聚力已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的30.0 min黏聚力值（≥1.2 N·m），而其30.0 min條件下的黏聚力基本接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的60.0 min黏聚力值（≥2.0 N·m），這充分表明高黏微表處混合料乳化瀝青和集料之間的黏結(jié)能力強(qiáng)，強(qiáng)度提升快，成形效果好，可快速開放通行。三種微表處的混合料成形強(qiáng)度排序如下：高黏微表處＞SBS微表處＞SBR微表處。

常規(guī)路用性能：通過濕輪磨耗試驗(yàn)與負(fù)荷輪試驗(yàn)依次測定三種混合料的濕輪磨耗值和輪寬變形率，從而對其路用性能實(shí)施評價。具體測試數(shù)據(jù)如表3所示：

從表3可以看出，在三種微表處混合料中，高黏微表處的混合料1.0 h、6.0 d濕輪磨損量及輪寬變形率均最小，SBS微表處的混合料居中，而SBR微表處的混合料最大，這充分表明高黏微表處耐磨、抗?jié)B透及抗車轍性能最優(yōu)，SBS微表處次之，SBR微表處最差。

層間抗剪切性能：為檢驗(yàn)三種微表處混合料層間的抗剪切能力，采用相同施工工藝，選取相同路段分別鋪設(shè)三種微表處，待強(qiáng)度滿足要求后，通過直剪試驗(yàn)與拉拔試驗(yàn)分別測定各微表處的抗剪和抗拉強(qiáng)度，對其抗剪切性能實(shí)施評價。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果如表4所示：

從表4可以看出，在三種微表處混合料中，高黏微表處的抗剪與抗拉強(qiáng)度最大，SBS微表處次之，SBR微表處最小。由此可見，三者層間的抗剪切性能排序如下：高黏微表處＞SBS微表處＞SBR微表處。

低溫抗裂性能：根據(jù)現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，分別成形三種微表處的混合料標(biāo)準(zhǔn)試件，通過凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)及抗折強(qiáng)度試驗(yàn)分別測定各混合料-10℃劈裂強(qiáng)度和-10℃抗折強(qiáng)度，對其低溫性能實(shí)施評價，詳細(xì)測試結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，相較于其他兩種微表處，高黏微表處-10℃的劈裂與抗折強(qiáng)度較大，表明高黏瀝青材料和集料之間的黏結(jié)效果更好，結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，低溫性能更加優(yōu)良。三種微表處的低溫性能排序如下：高黏微表處＞SBS微表處＞SBR微表處[9]。

根據(jù)以上三種微表處混合料性能測試結(jié)果可知，相較于其他兩種微表處混合料，高黏微表處內(nèi)部高黏乳化瀝青材料和集料之間的黏結(jié)能力更強(qiáng)，混合料更加密實(shí)。因此，其成形效果、高溫性能、低溫性能及抗水損性能更加優(yōu)良。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程施工

某公路項目為當(dāng)?shù)刂饕煌ǜ删€，周邊存在一大型混凝土攪拌站，在重載交通長期作用下，道路下坡路段瀝青路面產(chǎn)生大量裂縫、車轍及坑槽，服務(wù)功能顯著降低。為恢復(fù)道路通行能力，經(jīng)綜合研判，擬采取高黏微表處進(jìn)行維修處理，并于2020年8月中旬選取試驗(yàn)段進(jìn)行試鋪施工，長度為2 000 m。為改善微表處和舊瀝青路面層間的結(jié)合效果，提高抗剪切性能，黏層瀝青同樣選用高黏乳化瀝青，按照0.25 kg/m2進(jìn)行噴灑，施工溫度為30℃。試驗(yàn)段當(dāng)天完成鋪設(shè)，攤鋪成形2.0 h后恢復(fù)通行。

3.2 驗(yàn)收檢測

試驗(yàn)段高黏微表處施工成形后對其路用性能實(shí)施驗(yàn)收檢測，具體驗(yàn)收情況如下：

（1）抗滑性能：通過擺式摩擦系數(shù)檢測儀與構(gòu)造深度檢測儀測定高黏微表處的擺值與構(gòu)造深度，對其抗滑性能實(shí)施評價，詳細(xì)測試數(shù)據(jù)如表5所示。微表處表面紋理及其與舊路的黏結(jié)效果直接影響結(jié)構(gòu)抗滑性能。其中，表面紋理主要取決于混合料級配類型，試驗(yàn)段微表處的混合料集料采用優(yōu)質(zhì)玄武巖，級配為M5-3，道路表面紋理清晰；同時，由于黏層采用高黏乳化瀝青，微表處和舊路的結(jié)合效果優(yōu)良，能夠有效增強(qiáng)路面的抗滑能力。從表5可以看出，試驗(yàn)段微表處的構(gòu)造深度、擺值測試結(jié)果完全滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（TD≥0.6 mm；BPN≥45.0），表明高黏微表處的抗滑性能優(yōu)良。

（2）抗?jié)B性能：水損破壞作為瀝青路面主要病害形式之一，嚴(yán)重影響道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，縮短使用年限。在降雨條件下，雨水沿微表處逐漸下滲，如果其抗?jié)B性能較差，雨水會逐漸滲透至下部結(jié)構(gòu)層，在交通荷載作用下，層間黏結(jié)能力顯著下降，造成微表處集料松散、脫落，引發(fā)路面開裂、坑槽等病害。因此，必須加強(qiáng)微表處的抗?jié)B性能測試，具體測試結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，高黏微表處滲水系數(shù)為0.33 mL/min。由此可見，高黏微表處的抗水損能力優(yōu)良，其主要原因是高黏微表處細(xì)料占比較大，可有效填充混合料內(nèi)部空隙，降低結(jié)構(gòu)空隙率，同時高黏乳化瀝青的黏聚力較大，使集料間的黏結(jié)能力更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加致密，因此抗?jié)B性能更優(yōu)。

（3）降噪性能：路面降噪性能直接影響行車舒適性，備受人們關(guān)注。因此，微表處施作成形后，應(yīng)對其降噪性能實(shí)施檢測。降噪性能檢測主要測試車內(nèi)、車外及路側(cè)噪聲。該文采用同一車輛分別測試車輛在舊路與微表處運(yùn)行過程中車內(nèi)外的噪聲，車輛運(yùn)行速度分別取40.0 km/h、60.0 km/h、80.0 km/h，詳細(xì)檢測數(shù)據(jù)如表6所示 ：

依據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，車速越大，行車噪聲就越大，且相較于舊路面，常規(guī)微表處的行車噪聲較大，主要是由于微表處混合料級配組成中的集料粒徑差異較大，加之未采用壓路機(jī)碾壓，表面粗糙度更大，其行車噪聲也較大。而高黏乳化瀝青材料的黏彈特性優(yōu)良，能有效緩沖車輛振動作用，降低行車噪聲。由表6可知，不同車速條件下，高黏微表處和舊路車內(nèi)外噪聲基本一致，充分表明高黏微表處的降噪性能優(yōu)良。

通過試驗(yàn)段高黏微表處驗(yàn)收檢測可知，高黏微表處抗滑、抗?jié)B及降噪性能優(yōu)良，可有效改善舊路路用性能，快速恢復(fù)道路通行能力，降低對交通的影響，提高公路項目的綜合效益[10]，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

4 結(jié)語

綜上所述，該文采用高黏乳化瀝青拌制高黏微表處混合料，通過室內(nèi)試驗(yàn)對其性能進(jìn)行了測試分析，并結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，驗(yàn)證了高黏微表處的優(yōu)越性，具體結(jié)論如下：

（1）通過拌和試驗(yàn)、濕輪磨耗試驗(yàn)與負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)，得到高黏微表處的最佳油石比為6.7%，瀝青固含量取62.0%，計算得到配合比如下∶集料∶水泥∶水∶高黏瀝青=100∶1.6∶9.0∶11.6。

（2）高黏微表處混合料黏聚力整體水平較高，在成形20.0 min條件下其黏聚力已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的30.0 min黏聚力值（≥1.2 N·m），30.0 min條件下的黏聚力基本接近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的60.0 min黏聚力值（≥2.0 N·m），充分表明高黏微表處的混合料乳化瀝青和集料之間的黏結(jié)能力強(qiáng)，強(qiáng)度提升快，成形效果好，可快速開放通行。

（3）相較于其他兩種微表處混合料，高黏微表處內(nèi)部的高黏乳化瀝青材料和集料之間的黏結(jié)能力更強(qiáng)，混合料更加密實(shí)，因此其高溫性能、低溫性能及抗水損性能更加優(yōu)良。

（4）通過工程驗(yàn)收檢測可知，高黏微表處的抗滑、抗?jié)B及降噪性能優(yōu)良，可有效改善舊路路用性能，快速恢復(fù)道路通行能力，降低對交通的影響，提高公路項目的綜合效益，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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