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《微表处技术规程》编制思考

类别:公司新闻 发布时间:2021-10-19 15:09 浏览人次:


微表处具有施工简单,成本费用低、污染小、施工快、抗滑耐磨等特点,广泛应用于公路预防性养护工程中。微表处技术发展之初,在适用路段选择、工程造价确定、技术工艺实施等方面比较合理规范,微表处工程质量及其路用性能得到了用户的认可,从而有了大面积推广应用。当然,微表处技术并非完美无缺,从近十年的应用情况看,微表处路面的行车噪音偏大(主要是小轿车的车内噪音大)的问题众所周知,同时也有个别案例因微表处应用不善导致了路面掉粒、与原路面结合不牢固等现象[1],这些问题的出现,在一定程度上影响到微表处技术在国内的推广应用。
在此情况下,除了从管理组织上寻求应对之策外,还迫切需要从技术上进一步提高混合料的性能质量。最近几年,开放交通更快、性能更为优良的微表处技术(即市场上常说的高性能微表处)有了较大规模的应用,因此有必要结合当前微表处应用存在的问题及发展,对现有微表处技术标准进行适当修订并增补高性能微表处的相关技术要求,以期进一步保证微表处工程质量,提高微表处技术认可度并扩大应用。中国工程建设标准化协会标准《微表处技术规程》于2019年开始编制,拟重点考虑以下几个方面。
 
微表处原材料性能
 
微表处用改性乳化沥青残留物软化点
我国现行的JTG/TF40-02-2005《微表处和稀浆封层技术指南》[2]规定微表处用乳化沥青的残留物软化点不小于53℃,在南方炎热及重载交通道路及用于填补车辙时,乳化沥青残留物软化点不小于57℃。国际稀浆罩面协会(ISSA)A143-2010《微表处技术指南》[3]中规定乳化沥青残留物软化点不小于57℃。基于我国重载交通,车辙较为普遍的事实[4],结合近年来改性乳化沥青的技术进步,适当提高微表处用乳化沥青残留物软化点技术要求,有助于提升微表处抗车辙能力,增强微表处技术的适用性。
我国沥青路面车辙较为严重,车辙普遍超过15mm,这更要求微表处稀浆混合料具有较好的抗车辙能力。综合国内外微表处的应用情况,有必要提高微表处用改性乳化沥青软化点技术指标。
 
微表处用改性乳化沥青残留物粘韧性
微表处用改性乳化沥青需要可靠的技术指标来评价结合料的抗拉伸性能。延度是常规的技术指标,但是有时存在着延度拉伸结合料后“细若游丝”但不断的现象,即出现延度试验的数据很大但是抗拉伸性能并不高的情况。此时,可考虑反映沥青结合料的抗拉伸能力的粘韧性指标。粘韧性试验测定的是沥青试样在拉伸过程中所施加的拉力与拉伸长度,根据拉力-长度曲线的面积可较为全面地反映沥青试样的拉伸性能,粘韧性指标可较好的弥补延度很大但抗拉伸性能并不强的弊端。
当前,我国JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》[5]要求SBR改性沥青粘韧性(25℃)不大于5N•m,日本乳化沥青协会JEAAS-2011[6]对微表处专用改性乳化沥青蒸发残留物粘韧性(25℃)不小于3.0N•m,另外,美国密歇根州、犹他州等的改性乳化沥青标准中也提出了粘韧性的技术要求。
粘韧性表征的是使结合料拉伸破坏所消耗的能量,粘韧性数值大表明该结合料内聚力大、抗拉伸能力强,提出改性乳化沥青粘韧性技术要求,有助于乳化沥青的裹附力和粘结力,降低微表处掉粒等病害的发生。综合考虑我国微表处使用的环境和现有的改性乳化沥青技术,选择微表处工程中常用改性乳化沥青,测试其残留物的粘韧性,结合试验结果综合确定微表处用改性乳化沥青残留物粘韧性技术指标。
 
微表处用集料的要求
 
细集料的洁净程度对微表处混合料的耐久性有很大影响,细集料的洁净度应受到重视。
从我国现行的JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》和法国等国内外的对细集料洁净程度的评价趋势来看,同时考虑其砂当量和亚甲蓝值是常用做法。在现行的JTG.T F40-02-2005《微表处和稀浆封层技术指南》中对集料的压碎值、洛杉矶磨耗损失、坚固性、针片状含量、砂当量提出了要求,但对集料的亚甲蓝值未做规定。
亚甲蓝试验是测定膨胀性黏土矿物含量,评定集料洁净程度的指标。亚甲蓝值尤其适用千评价细集料中有害物质的含量,而有害物质往往会对微表处稀浆混合料的性能产生不利影响,有必要增补该指标以更为全面的评价微表处用细集料的性能。
岳学军[7]等提出微表处用细集料的亚甲蓝值不大于1.5g/kg。潘向阳[8]等提出对于沥青混合料细集料的亚甲蓝可暂按不超过2.5g/kg控制。在确定本规程中细集料的亚甲蓝值的技术要求时,拟在已有研究成果基础上,再结合全国微表处(尤其是高性能微表处)的应用案例中细集料的亚甲蓝值的测试结果,予以综合确定。
 
微表处混合料设计及性能
 
微表处级配设计
我国普遍使用的III型微表处级配,该级配中粒径在4.75mm到9.5mm的矿料一般有20%左右。对于厚度不足10mm的微表处混合料来说,该部分粒径极大的影响着微表处路面的构造深度,如果这档矿料偏粗(即粒径都靠近9.5mm),尽管也满足现行的级配要求,但整个微表处路面就会出现构造深度偏大,致使高速行车时车轮与路面的接触噪音明显提高,恶化了行车舒适性。为避免4.75mm以上的粗集料过于集中在粒径为5mm或10mm而使微表处路面过细或过粗,有必要在4.75mm和9.5mm之间增加一个筛孔[9],以解决稀浆混合料级配曲线在级配范围内但级配不合理间断的问题。另外,现有的微表处级配(II型和III型),其0.075 mm筛孔通过率要求为5%~15%。该通过率要求偏于宽泛,并且0.075mm通过率的下限偏低易导致乳化沥青用量低、稀浆混合料耐久性不足的问题。基于此,有必要对微表处级配进行调整,在4.75mm和9.5mm之间增加筛孔,并适当调整0.075mm筛孔通过率。
 
微表处设计阶段气候条件控制
现行指南对微表处稀浆混合料的可拌和时间及粘聚力试验都是在25℃左右的温度下进行的,尽管指南中也强调了"在充分考虑原路面状况、气候及交通因素等的基础上综合确定混合料配方”,但是在特殊状态下,例如高温、低温、高湿等情况下,很多微表处配方设计并没有考虑这些特殊情况,仍然按室温进行配合比试验。这样设计出来的混合料,常常出现过快破乳或迟迟不破乳的情况。
另外,在气候情况发生了变化时仍然用一个固定的微表处稀浆混合料设计配方而没有根据实际天气情况予以适当调整,导致了微表处工程完工并开放交通后发生了掉料等损坏现象。因此,微表处设计过程中应对实际施工环境进行预测分析,在充分考虑施工可能出现的环境条件下进行微表处设计,尤其针对高温、低温、高湿等特殊的气候环境。如施工环境发生较大变化,应对微表处混合料进行设计调整。
 
可拌和时间及破乳时间
工程应用经验表明,对千微表处稀浆混合料并非可拌和时间越长越好,有必要适当控制一下微表处的可拌和时间。
破乳时间指的是微表处稀浆混合料中改性乳化沥青的沥青与水分离、沥青微粒吸附到石料上而水析出所需要的时间。在交通繁忙路段等条件下实施微表处,要求稀浆混合料摊铺到路面上后快速的破乳并尽快形成强度,鉴于此对于这类微表处有必要增加破乳时间的要求。
 
微表处稀浆混合料湿轮磨耗值
湿轮磨耗值是微表处稀浆混合料耐磨性及抗水损能力的重要指标。JTG/TF40-02-2005《微表处和稀浆封层技术指南》要求微表处稀浆混合料浸水1h和浸水6d的湿轮磨耗值分别不大于540g/㎡和800g/㎡,A143-2010《微表处技术指南》中规定浸水1h和6d的湿轮磨耗值分别不大千538g/㎡和807g/㎡。随着微表处技术的提升,近些年出现了高性能微表处,部分高性能微表处应用于隧道、高温高湿等特殊环境,并取得不错效果。
针对高性能微表处,现有的技术要求显然过于宽泛,有必要结合高性能微表处浸水1h和浸水6d湿轮磨耗值的实测结果,综合确定其技术要求。
 
微表处稀浆混合料养生初期磨耗损失值
当前在繁忙的交通环境下,要求微表处在摊铺完毕后尽快开放交通,这就需要在微表处养生初期采用较为精准的试验评估其是否可开放交通。现行的常规方法是采用粘聚力试验评价稀浆混合料初期成型性能,判断稀浆混合料初凝时间和开放交通时间,应该说该试验方法简单快捷,被广泛应用,但也存在较大粒径矿料造成试验数据偏离现象,使试验数据出现波动。
养生初期磨耗试验采用橡胶管与稀浆混合料的摩擦模拟微表处通车初期轮胎与路面的接触状态。这种试验方法拟通过精确控制试验步骤,预期可减少过程误差,提高测量数的可信度和复现性,更好的指导高性能微表处的配比设计。针对高性能微表处,考虑在本规程中增加养生初期磨耗试验,用于评定高性能微表处混合料养生初期粘聚性及抗磨耗能力。
 
结束语
微表处技术因其环保低能耗、施工便捷、良好的路用性能等优势得到大量推广应用,但现阶段微表处技术出现了应用瓶颈,有必要在微表处应用技术方面予以提高要求,重点是微表处的原材料要求、级配控制、稀浆混合料性能要求以及增补新型微表处等方面,进一步对微表处的技术要求进行完善调整,为该技术进一步的推广应用奠定基础。



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