微表处技术

道路养护微表处技术自次贷危机以来，我国为拉动内需加大基础设施建设，道路事业又迎来一个新的发展高峰，我国拥有的公路总里程越来越长，交通量也日益增长，车辆大型化，重载、超载以及交通渠化等，交通对路面的要求越来越高。我国沥青路面设计使用寿命为15年，其承载能力和防止病害能力相对偏低，而气温、雨水等自然因素对沥青路面的影响非常大，直接影响到沥青路面的使用性能和耐久性。为了保持公路良好的使用性能，延长其使用寿命，有必要加快养护速度、提高养护质量、降低养护成本，而进行预防性养护则是近年来养护工作研究的重点。在众多的预防性养护手段中，微表处这种较高新的技术不仅可以迅速恢复和改善原沥青路面的磨损、老化、光滑、松散、坑槽等病害，提高沥青路面的行车性能以及可靠性和耐久性，同时还可以提高原路面的承载力和防病害能力。因此，微表处技术以其优良的使用性能和显著的社会经济效益，在公路养护维修中有着广泛的应用前景。我们先以几张图片来大体认识一下这种技术。图片1微表处技术处理过的道路下面，本文将着重介绍下该技术的要求以及施工工艺。一、微表处适用范围和对原路面的技术要求微表处是一种预防性的养护方法，即在路基路面结构强度充足，而仅仅是出现了表面功能衰减、轻微车辙和不平整时，为了恢复路面服务功能而采取的一种养护方法。通过研究，结合国内外的相关技术标准，我国微表处施工前原路面应满足以下要求：1原路面必须有充足的结构强度。原路面结构强度不足的，必须根据具体情况选择合的方法进行补强。2原路面深度10mm以下的车辙无需事先处理，可直接进行微表处；深度l0～25mm的车辙应采用双层微表处，也可首先进行微表处车辙填充，然后再进行微表处罩面；深度25～40mm的车辙应首先采用多层微表处车辙填充；深度40mm以上的车辙，建议采用其它方法修复车辙后再进行单层微表处。3原路面宽度大于5mm的裂缝应首先进行灌缝。4原路面的拥包等隆起型病害应在微表处前进行处理。5原路面的坑槽等病害必须进行彻底挖补，否则病害很快会反映到微表处表面上来。二、微表处的原材料选用及配合比设计程序微表处混合料是由合理配比的乳化沥青、改性剂、集料、水和填料等组成的，材料质量的好坏直接关系到混合料的性能。微表处混合料中，集料重量占到了混合料总重量的90％以上，而改性剂则是微表处区别于普通稀浆封层最重要的特征之一。因此，集料和改性剂质量的好坏直接影响混合料性能。图片2处理施工前的道面图片3处理施工后的道面2．1集料的选择微表处用集料砂当量不宜低于65％，高于对普通稀浆封层用集料砂当量不低于45％的要求，也高于规范中高速公路沥青面层用细集料砂当量不小于60％的要求。对不同砂当量值的集料进行湿轮磨耗试验，结果表明：砂当量越低，混合料的湿轮磨耗值就越大，耐磨耗能力也就越差；砂当量低的集料还可能使改性剂无法发挥改性效果。微表处集料技术要求见表1。表12．2集料级配筛分骨料在微表处的薄层结构中起骨架作用，骨料颗粒组合应符合微表处骨料级配要求。同时级配尽可能遵循以下规则：①微表处级配宜粗不宜细。随着微表处使用期的延长，最初外观表现较好，级配较细的微表处，出现抗滑功能不足的问题；而最初表观粗糙的微表处，不仅外观效果变得美观，而且保持了良好的抗滑性能。因此，微表处用于交通量大、重载车多的高速公路时，不宜采用II型级配，而应采用III型级配(表2)。交通量特别大的，级配曲线宜在III型级配范围中值与下限之间。②间断级配存在施工和易性的问题，并且间断级配曲线将加重矿料在运输、装载过程中出现粗料与细料离析的现象，影响摊铺的均匀性。此外，间断级配会显著影响混合料的使用效果，这种级配往往会造成微表处表观不均匀、大料容易飞散。因此，对于间断级配必须小心使用。表22．3改性乳化沥青材料根据路面的情况和《公路沥青路面施工技术规范》要求(表3，表4)，选用合适的改性乳化沥青。表32．4胶乳改性剂的选择微表处混合料大多选用胶乳改性剂，其中最为常用的是SBR胶乳。胶乳改性剂的加入，一方面改善了沥青本身的高温稳定性和低温延伸性，同时又可以增进沥青与石料之间的裹附性能，改善混合料的耐磨耗能力。研究表明，国外知名厂家生产的沥青改性专用SBR胶乳(用量3％)可以使乳化沥青蒸发残留物的针入度降低20％～30％，软化点增高5～7℃，5℃延度增至80cm以上，混合料的湿轮磨耗值减少20％以上，对乳化沥青和微表处混合料均表现出好的改性效果。2．5配合比设计流程(表5)表5图42．5．1矿料级配计算根据集料筛分结果，计算改性乳化沥青混合料的矿料配合比。2．5．2最佳用油量的确定按照确定的矿料配合比，以及《路面稀浆封层施工规程》(CJJ66．95)推荐油石比范围，选择适当油石比，对混合料进行湿轮磨耗试验和负荷车轮试验，湿轮磨耗试验确定沥青的最低用量，负荷车轮试验确定沥青的最高用量，防止用量过大，出现路面泛油。油石比确定原则为：1在混合料设计时，应根据实际情况选择合理的油石比：①原路面情况。如果原路面有泛油，特别是对于采用以前高标号沥青的，微表处材料层可以采用较小的油石比；如果原路面贫油，或者原路面沥青老化较严重时，可以考虑采用稍大的油石比；原路面表面层空隙率大或渗水严重的，宜采用稍大的油石比。②交通量的大小。交通量大，微表处应采用较小的油石比；交通量较小的，微表处可以采用相对较大的油石比。③高温季节微表处施工，油石比宜小不宜大。2在允许的油石比范围内，微表处混合料的油石比宜小不宜大。2．5．3最佳用水量的确定稀浆混合料的含水量对混合料的稠度与和易性及稀浆拌和时间都有很大的影响。含水量过低不利于拌和，含水量过高稀浆会出现流淌、离析，通过粘稠度试验可以检验施工的和易性，确定微表处混合料的最佳用水量。2．5．4试验配合比沥青最佳用量是由湿轮磨耗试验和负荷轮试验共同确定的。湿轮磨耗试验确定沥青最低限度用量，保证需要的油石比。负荷轮试验确定沥青最大限度用量。三、微表处的施工3．1微表处施工工艺微表处施工通常采用以下工艺流程：封闭(管制)交通清扫路面放样旧路面病害处理摊铺机就位摊铺局部人工处理初期养护交通开放。走线要顺直，使外观线条整齐美观。施工过程中，应灵活掌握各种情况并及时调整，以确保工程的质量。3．2施工前准备工作1由于微表处只是一个超薄的罩面层，厚度仅为10mm左右，因此其效果受原路面状况影响较大，为了保证使用效果，微表处施工前先对路面进行清理，清除原路面上的松散材料、泥土、各种杂物等。2微表处由于厚度薄，主要起防水、防滑、耐磨和改善路面平整度的作用，在路面结构体系中，只能作为表面保护层和磨耗层，而不起承重性的结构作用。原路面必须具有足够的强度和刚度，表面平整、密实、清洁，整体稳定。因此对于路基强度不足造成的严重网裂、坑槽应先注浆补强；对于大于3mm的纵、横向裂缝应开槽灌缝，以保证路面符合微表处施工条件；当路面具有大于10mm的连续车辙、大的拥包时不宜直接采用微表处填补处理，应先进行铣刨和填补。3路面修补完成后，对需加铺封层的路面应事先将所有杂草、松动的材料、泥块等任何障碍性的东西加以清除。但是如果原路面空隙率很大或透水性太高时，应避免用水冲洗，可采用高压气吹的方法清理。原路面有大块油污时，应将其清除，以免影响稀浆封层与原路面的黏结。4微表处摊铺车采用的是体积计量方式，故在铺筑前对其进行认真标定，确定材料配合比等施工技术指标和施工工艺。全程控制调节集料、填料、水、乳液比例，从而保证混合料在摊铺箱中分布均匀。对用于施工的各类机械作全面的检查、调试，使之处于良好状态，并准备备用配件。3．3微表处的摊铺摊铺是最关键的一环，一般采用机械摊铺。微表处摊铺施_T中，摊铺车一定要注意：1摊铺施工时要控制铺筑机匀速前进，确保铺筑厚度均匀。对于摊铺后路面的局部缺陷，应及时进行人工找平，以保证该处表面和机械摊铺的表面一致。2摊铺过程中要保证混合料浆状均匀，不能出现乳液、细集料与粗集料离析的现象。同时派专人检查各组成材料的使用情况，当任何一种材料接近用完时，立即关闭各材料的输出，待摊铺槽中的混合料全部摊出到路面上后，摊铺车停止前进。3对于微表处施工过程中的纵、横向接缝需采用适当方法进行处理，以保证接缝处质量及美观。4摊铺后的局部缺陷应及时使用橡胶耙等工具进行人工找平，特别应该注意个别超大粒径矿料产生的纵向刮痕等。四、质量控制4．1原材料的质量控制微表处混合料中，集料的重量占到了混合料总重量的90％以上，而改性乳化沥青应用是微表处的重要的技术特性之一，可见，原材料中最重要的组成部分是改性乳化沥青和集料。改性乳化沥青和集料的技术指标应满足《微表处和稀浆封层技术指南》(2006)中规定。其中改性乳化沥青必须满足“慢裂快凝”的要求，必须保证稀浆混合料有足够的可拌和时间，还要满足尽快成型、开放交通的要求；改性乳化沥青同时还需要足够的储存稳定性，以满足周期性较长的施工的要求；对改性乳化沥青的抽检频率应为1次／1天。4．2级配稳定性的质量控制级配的稳定性是保证施工稳定性、均匀性的重要前提。保证级配的稳定性需要保证料源、原材料质量和规格的稳定性、集料含水量的均匀性和稳定性以及矿质混合料拌和的稳定性。施工配合比的油石比不应超出设计油石比(-0．3％～+0．2％)的范围；以矿料设计级配为基准，工配合比的矿料级配中各筛孔通过率不应超过表6规定的允许波动范围。施工配合比的油石比或者矿料级配的调整幅度超出上述规定时，必须尽快找出原因，进行整改。若经整改后仍超出所要求范围，必须停工，重新进行混合料设计。经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中，如遇进场材料发生变化并经检测微表处混合料的矿料级配、稀浆混合料技术指标不符合要求时，应及时调整配合比，使稀浆混合料质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。表64．3稀浆混合料稠度的质量控制稀浆混合料的稠度是影响摊铺成型的重要因素。若稠度过小，则会导致浮浆现象的出现，即沥青上浮，粗集料外凸，易造成松散、剥落；若稠度过大，则会出现刮痕、离析，导致表观质量较差。保证稀浆混合料的稠度满足微表处混合料摊铺及成型的要求，需要保证集料含水量的均匀性和稳定性、施工前矿质混合料的含水量测定的准确性以及摊铺车集料传送带的开度和外掺水量调整的准确性和及时性。4．4对摊铺厚度的控制稀浆混合料的摊铺厚度是影响摊铺均匀性的重要因素，只有保证了一定的厚度，才能实现设计级配中所要求的微表处混合料结构，满足摊铺的均匀性要求。如果厚度过小，则会出现粗集料独立外凸的现象，容易造成麻面、松散或离析。微表处修复车辙时要求中部形成3-5mm的拱起以形成预拱度，车辙带边缘应与原路面衔接平顺，避免因边缘厚度过大而影响到后续的微表处面层的均匀性和平整度。在修复车辙带上进行罩面时更应该满足适当的厚度以保证摊铺的均匀性。若罩面的厚度不足，则会在两轮迹带位置处即填充车辙带位置处出现麻面、松散和离析，影响面层的均匀性和平整度。施工过程中按照1．2：1的松铺厚度对摊铺厚度进行实时控制。五、结语1微表处技术是一种功能完善的道路养护方法，它适合于路面病害程度较轻，还未出现严重破坏的沥青路面的预防性养护。2微表处施工方便、成本低、材料环保无污染，成型时间短，不影响交通，经济效益和社会效益显著，在公路的养护维修上有着广泛的应用前景。