微表處瀝青混合料的路用性能研究及應(yīng)用

樊秀生

（山西省公路局太原分局，山西 太原 030032）

引言

瀝青路面微表處技術(shù)是在原瀝青路面的基礎(chǔ)上鋪設(shè)一層新的瀝青封層，從而達到路面預(yù)防性養(yǎng)護或道路維修的目的。德國在上世紀(jì)70 年代首次提出微表處技術(shù)并運用到路面養(yǎng)護中［1］，我國對于微表處技術(shù)的研究始于上世紀(jì)90 年代，并于2000 年首次在京滬高速中應(yīng)用［2］。研究表明微表處技術(shù)可有效處理車轍病害，同時大幅提高瀝青路面的抗滑及耐磨耗性能［3-4］。隨著我國公路建設(shè)逐漸從快速發(fā)展期轉(zhuǎn)變?yōu)榕f路養(yǎng)護維修期，該技術(shù)的發(fā)展與推廣具有重要意義。目前微表處技術(shù)多采用SBS 或SBR乳化瀝青兩類［5-6］，前者對于高溫及疲勞性能有較好地改善，后者可顯著提高低溫抗裂性能，但對于兩種乳化瀝青的復(fù)合性能研究較少。

1 室內(nèi)試驗

1.1 試驗材料

采用韓國SK-70 型基質(zhì)瀝青，參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）［7］對其相關(guān)性能進行檢測，見表1。

表1 SK-70 型基質(zhì)瀝青檢測指標(biāo)

粗細(xì)集料選用玄武巖碎石，礦粉采用磨細(xì)后的石灰石，相關(guān)性能檢測結(jié)果見表2。

表2 碎石集料的性能檢測結(jié)果

1.2 改性乳化瀝青制備及性能對比

制備不同改性劑種類及含量下的改性乳化瀝青，改性劑具體摻量：5%SBS 改性劑、5%SBR 改性劑、2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性劑。（1）在兩組基質(zhì)瀝青中分別加入2.5%、5%的YH791 線型SBS改性劑制得SBS 改性瀝青，并對其進行乳化分別得到2.5%SBS、5%SBS 改性乳化瀝青。（2）SBR 改性乳化瀝青制備時先在熱水中加入乳化劑，然后分組再加入2.5%、5%SBR 膠乳（JY-SBR65 型陽離子丁苯膠乳），再加入氯化鈣及聚乙烯醇制得皂液，最后將皂液與基質(zhì)瀝青混合料混合裝入乳化設(shè)備制得SBR 改性乳化瀝青。（3）2.5%SBS+2.5%SBR 改性乳化瀝青，采用剪切機對兩類改性乳化瀝青混合后進行剪切得到。

參照《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》（JTG F40—2006）［8］對三類改性乳化瀝青相關(guān)性能進行檢測，見表3。

表3 改性乳化瀝青性能檢測結(jié)果

由表3 可知，相比于5%SBS、5%SBR 改性乳化瀝青，2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性乳化瀝青的蒸發(fā)殘留物的軟化點最高、針入度最低，延度介于兩者之間（＜5%SBR，＞5%SBS），綜合性能最為優(yōu)異。

1.3 微表處級配設(shè)計

選用MS-3 型級配，級配組成見表4。

表4 纖維微表處礦料級配組成（MS-3）

1.4 微表處混合料試驗方案

參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）［9］制備不同油石比下5%SBS、5%SBR 及2.5%SBS+2.5%SBR 改性乳化瀝青瀝青混合料試件進行濕輪磨耗試驗、負(fù)荷車輪試驗，初選油石比為6.5%、7%、7.5%、8%，試驗方案見表5。

表5 室內(nèi)試驗方案及條件

2 室內(nèi)試驗結(jié)果分析

2.1 耐磨耗性能對比

1 h 濕輪磨耗值越低表征混合料耐磨性能越好，不同油石比下三類微表處混合料的1 h 濕輪磨耗試驗結(jié)果見圖1。

圖1 1 h 濕輪磨耗值對比

各類瀝青混合料的1 h 濕輪磨耗值均隨油石比的增大逐漸降低，相同油石比下三類乳化瀝青的耐磨耗性能相差不大，性能優(yōu)劣排序：2.5%SBS+2.5%SBR＞5%SBR ＞5%SBS。

2.2 抗水損壞性能對比

6 d 濕輪磨耗值越低表征混合料抗水損壞性能越好，不同油石比下三類微表處混合料的6 d 濕輪磨耗試驗結(jié)果見圖2。

圖2 6 d 濕輪磨耗值對比

由圖2 可知，相同油石比下，三類乳化瀝青的抗水損壞性能優(yōu)劣排序：2.5%SBS+2.5%SBR ＞5%SBR ＞5%SBS。（1）當(dāng)油石比為7%時，2.5%SBS+2.5%SBR 的6 d 濕輪磨耗值相比于5%SBS 降低了11.84%、相比5%SBR 降低了14.9%。（2）當(dāng)油石比為7.5%時，2.5%SBS+2.5%SBR 的6 d 濕輪磨耗值相比5%SBS 降低了27.6%、相比5%SBR 降低了32.1%。表明不同油石比下，相對于SBR 或SBS，SBS+SBR 復(fù)合改性乳化瀝青混合料的抗水損壞性能得到了顯著提高。

2.3 抗車轍性能對比

車轍深度率越低表明混合料的抗車轍性能越好，不同油石比下三類微表處混合料的負(fù)荷車輪磨耗試驗結(jié)果見圖3。

圖3 抗車轍性能對比

由圖3 可知，相同油石比下抗車轍性能優(yōu)劣排序：2.5%SBS+2.5%SBR ＞5%SBS ＞5%SBR。當(dāng) 油石比為7.5%時，2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性乳化瀝青混合料的車轍深度率最低，此時相對于5%SBS、5%SBR 分別降低了6.7%、40.74%，展現(xiàn)出較好的抗車轍性能。

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

某高速公路瀝青路面上面層為4 cm 厚AK-16，主要存在車轍、碎裂、網(wǎng)裂及線裂病害，路面狀況指數(shù)PCI 評定為C 級，擬對該高速公路進行病害處治。采用挖補法及灌縫法對路面進行初步處理后加鋪2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性瀝青混合料微表處罩面。選定K110+568—K111+568 段作為試驗路段，施工現(xiàn)場所用材料均同室內(nèi)試驗，針對該地氣候選定油石比為7%，級配同室內(nèi)試驗采用MS-3 型，該路段鋪筑過程參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）［7］嚴(yán)格控制施工工藝與施工質(zhì)量，并及時做好試驗檢測。

3.2 施工要點

（1）道路施工前做好交通管制，制備2.5%SBS+2.5%SBR 改性乳化瀝青，施工前應(yīng)在現(xiàn)場對瀝青破乳時間及相關(guān)拌合性能進行試驗并做好相關(guān)機械與材料的準(zhǔn)備。（2）對原路面存在病害的地方采用挖補或灌縫法進行預(yù)處理，處理時應(yīng)徹底清掃路面，保持路面整潔干凈。（3）待黏層乳化瀝青破乳后立即攤鋪2.5%SBS+2.5%SBR 改性乳化瀝青混合料，攤鋪過程保持供料連續(xù)性，分段一次性完成攤鋪，避免乳化瀝青在攤鋪機內(nèi)提前破乳。（4）微表處施工時應(yīng)確保氣溫≥10 ℃，施工完成后養(yǎng)護至混合料初始凝固后方可開發(fā)交通。

3.3 施工檢測與評價

K110+568—K111+568 試驗路段微表處罩面完成鋪筑后，對其相應(yīng)性能進行了檢測，結(jié)果見表6。

表6 微表處路面性能檢測結(jié)果

由表6 可知，各項檢測值均較好地滿足規(guī)范［8］要求，且舊路在加鋪2.5%SBS+2.5%SBR 微表處罩面后，構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及抗滑值較大，路面抗?jié)B性能優(yōu)異。

試驗路段K110+568—K111+568 所處地區(qū)夏季高溫多雨，常年過境重載交通，通車1 a 內(nèi)對其進行了持續(xù)觀測。結(jié)果表明：采用2.5%SBS+2.5%SBR 微表處罩面后，路面密實平整，無離析、輪跡、擁包等現(xiàn)象出現(xiàn)。

4 結(jié)語

（1）相比5%SBS、5%SBR 改性乳化瀝青，2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性乳化瀝青的綜合性能最為優(yōu)異。（2）2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性乳化瀝青混合料路用性能優(yōu)異。（3）相比另外兩種改性乳化瀝青混合料，2.5%SBS+2.5%SBR 復(fù)合改性乳化瀝青混合料的耐磨耗性能提高不大，但抗水損壞性能得到了顯著提高。當(dāng)油石比為7.5%時，2.5%SBS+2.5%SBR 的6 d 濕輪磨耗值比5%SBS 降低了27.6%、比5%SBR 降低了32.1%。（4）舊路在加鋪2.5%SBS+2.5%SBR 微表處罩面后，構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及抗滑值較大，路面抗?jié)B性能優(yōu)異。