MS-Ⅲ型微表处混合料在公路预防性养护中的应用.pdf
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1、总653期2023年第23期(8月 中)收稿日期:2023-02-21作者简介:付美江(1984),男,工程师,从事公路桥梁建设与管理工作。MS-型微表处混合料在公路预防性养护中的应用付美江(宜春市公路事业发展中心樟树分中心,江西 樟树 331200)摘要:为提升MS-型微表处混合料在公路预防性养护中的应用效果,以某病害公路沥青路面为例,在分析各类原材料路用性能的基础上,提出在4.75 mm与9.5 mm筛孔之间增加一档7.0 mm关键性筛孔的级配优化思路,并对优化后的MS-型微表处混合料级配开展正交试验。充分考虑沥青路面抗磨耗性、路面泛油及工程造价等因素后,将MS-型微表处混合料最佳油石比确
2、定为6.5%。实践证明,通过合理选用改性乳化沥青和集料,优化混合料级配设计,以及严格按程序进行施工作业,MS-型微表处混合料在公路预防性养护中的应用效果良好。关键词:MS-型微表处混合料;公路工程;沥青路面;预防性养护中图分类号:U418.4文献标识码:B0 引言微表处技术主要是通过专用机械将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、添加剂等按照设计比例拌制成稀浆混合料摊铺至旧路病害路面,形成抗滑性和耐久性好的薄层。至今该技术应用已经发展至第 3代,即MS-型微表处。微表处沥青路面开放交通的时间主要与工程所在地区环境温度有关。对于气温在1826,湿度小于等于50%的地区,可在MS-型微表处薄层摊铺后 1
3、 h开放交通。该技术施工简便,防渗性能优异,但是MS-型微表处薄层在工后经常出现粗集料松动脱落、坑槽等病害,需要对其配合比展开优化设计。本文以某病害沥青路面为例,对MS-型微表处混合料矿料级配进行优化设计,在提高微表处路用性能及耐久性的同时,通过调整材料级配、增大空隙率,有效降低了微表处薄层湿轮磨耗噪声。1 工程概况某公路所在地区夏季炎热,冬季严寒,昼夜及四季温差大,降水稀少,蒸发强烈。公路为沥青混凝土路面,原路面结构为4 cm厚中粒式密级配AC-16上面层、5 cm厚中粒式密级配AC-20中面层、6 cm厚粗粒式密级配 AC-25 下面层。该公路于 2009 年建成通车,在重载车辆及其他外界
4、环境因素的综合作用下,部分路段行车道出现坑槽和车辙等病害。为保障公路路用性能,管理部门决定实施预防性养护。考虑到多数路段交通量大,长时间中断交通必然造成不良影响,故决定错峰加铺MS-型微表处混合料薄层罩面。为验证MS-型微表处混合料的抗车辙性能,并确定合理的摊铺施工参数,以该病害沥青公路的K74+000K74+400段为试验段,展开微表处相关性能试验。2 原材料选择及级配设计2.1 原材料1)改性乳化沥青改性乳化沥青作为微表处混合料的黏结材料,其质量对微表处路用性能影响较大。MS-型微表处混合料应使用阳离子快裂型聚合物改性乳化沥青,并基于微表处混合料配合比设计结果确定聚合物改性剂的最小掺量。该
5、公路预防性养护施工选用壳牌阳离子慢裂快凝型SBR乳胶改性乳化沥青,路用性能检测结果见表1。根据检测结果,所选用的SBR乳胶改性乳化沥青性能完全符合规范。性能指标试验值规范值1.18 mm筛余量(%)0.0061.0电荷阳离子阳离子25 恩格拉黏度/(MPas)3.68330蒸发残留物含量(%)62.360针入度/(0.1 mm)80.240100软化点/59.653延度/cm9720溶解度(%)99.297.5存储稳定性(%)1 d0.81.02 d4.55.0表1 SBR乳胶改性乳化沥青路用性能检测结果46交通世界TRANSPOWORLD2)集料MS-型微表处混合料中集料占比在90%以上,集
6、料级配直接关系到微表处路用性能。微表处集料必须硬质粗糙、洁净、耐磨。其中,粗集料在微表处中主要起到骨架作用1。细集料和矿粉也必须保持合理配比,以提升微表处混合料的黏结强度和密实性,同时满足摊铺施工和易性要求。根据微表处和稀浆封层技术指南2(以下简称指南),本试验以粒径510 mm的辉绿岩为粗集料,以粒径05 mm的辉绿岩和石灰岩为细集料,工程性能检测结果见表2。检测结果表面,粗细集料性能均符合指南要求。表2 粗、细集料路用性能检测结果材料类型性能指标试验值规范值粗集料(辉绿岩)压碎值(%)13.826洛杉矶磨耗损失(%)12.428磨光值42坚固性(%)1.012针片状含量(%)8.315细集
7、料(辉绿岩)坚固性(%)1.012砂当量(%)82.865细集料(石灰岩)坚固性(%)3.512砂当量(%)6965以疏松干燥、无结团的消石灰、矿粉及水泥为填料,填料性能必须符合公路沥青路面施工技术规范(JTG F402004)3的要求。矿粉的主要作用在于改善矿料级配,而水泥和消石灰因具备化学活性,对调整稀浆混合料成型速度、成浆状态、拌和时间等均具有积极效果4。本试验以冀东PO42.5水泥为填料,按照2.0%的比例添加,在提升MS-型微表处混合料早期强度方面起到较好的效果。2.2 级配优化根据指南的要求,MS-型微表处标准养生后厚度应达到810 mm,且最大粒径必须达到9.5 mm,如此处理,
8、必将引发摊铺厚度比最大粒径小的超粒径现象,使微表处表面出现大粒径集料星点状分布,车辆运行过程中必然存在轮胎跳跃振动及轮胎与大集料撞击现象,行车舒适性降低。通过比较MS-型微表处级配中相邻筛孔尺寸差值可知,4.75 mm与9.5 mm之间间隔最大,其余相邻筛孔之间间隔均未超出4 mm。为此,本试验尝试在4.75 mm与9.5 mm筛孔之间增加一档7.13 mm的关键性筛孔。为便于施工,最终确定增加7.0 mm的筛孔。在指南规定的MS-型微表处级配范围的基础上,遵循线形顺畅原则,增加了一档7.0 mm筛孔,优化后的筛孔通过率见表3。在调整指南级配表中关键筛孔尺寸,控制筛孔 7.0 mm 以上集料的
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