稀浆封层技术的应用.doc

乳化沥青稀浆封层技术的应用1 前言乳化沥青稀浆封层技术是用适当级配的石料为骨料，以乳化沥青为结合料，加粉料（水泥、石灰、粉煤灰、矿粉）添加剂和水按一定配比拌和而成的流动状态的沥青混合料，均匀的摊铺在路面上而成的沥青表面处理薄层的新型养护施工技术。这种沥青表面薄层其外观与细料式沥青混凝土相似，具有耐磨、抗滑、防水等技术性能，施工快、用途广、能耗低，实践证明乳化沥青稀浆封层，是近年来公路养护一项重要而有效的手段，对提高沥青路面质量，防治路面的早期破坏，延长道路使用寿命起到了重要作用，在许多沥青路面预防性养护技术措施中，稀浆封层是使用功能最多、最经济的一种技术措施。稀浆封层作为一种经济、快速、高效的路面表处方法，在西方发达国家早已被广泛采用。这项技术最早出现在1940年，是德国人发明的，他们用沥青、乳化剂和水制备成乳化沥青，与河砂一起拌成稀浆，用特制的摊铺机摊铺到普通公路上，厚度在3至7毫米，改善了路面的使用状况。60年代后在欧、美得到迅速推广，到了70年代，随着道路交通发展的需求，人们又在沥青乳液中加入了橡胶、塑料、纤维等进行改性，用于车辙修补和预防性养护，在高等级路面上使用，这样又出现了改性乳化沥青稀浆封层也称为微表处，为适应稀浆封层的发展，接着又成立了国际稀浆封层协会（International Slurry Surfacing Associationg 简称 ISSA）。该协会经常进行各国间的学术交流，推动了稀浆封层技术的发展。同时美国沥青协会制定了稀浆封层施工手册，美国材料和试验协会ASRM制定了D3910稀浆封层混合料试验和检验标准。这一切都为稀浆封层技术的规范化提供了足够的依据，使稀浆封层施工法得到了迅速发展。并在世界范围内迅速推广，具体应用情况见下表。表1 全球稀浆封层和微表处的工程应用情况国家名称年份稀浆封层(万吨)微表处(万吨)国家名称年份稀浆封层(万吨)微表处(万吨)美国、加拿大199682.5069.15法国1996-13.751999101.2492.001999-25.00西班牙19965.7013.50澳大利亚19966.002.5019995.4014.0019997.003.00英国19961.203.50日本19960.0030.01219991.07 3.131999-0.3世界各大洲使用量总计北美洲199684.5069.15欧洲199619.9961.081999102.792.00199919.4577.83南美洲199612.772.33中东199619998.601.50199911.002.00亚太199630.102.51非洲19963.225.5019991.684.2519991.684.25全球总计1996150.57140.571999176.61183.7380年代后期，稀浆封层技术传到我国，各地也开始了乳化沥青及稀浆封层技术的研究。“八五”期间得到迅速发展并取得了一系列成果。随着国内外乳化沥青技术及设备的不断更新换代，“九五”期间，我国开始了改性乳化沥青稀浆封层的研究工作。近几年来，这项技术也越来越受到重视，在公路维修、养护实践中，得到了普遍的认同。 2000年全国乳化沥青和稀浆封层应用情况统计数字表明，全国的稀浆封层总面积达2222.8万m2，其中改性稀浆封层即微表处铺筑面积已经达到269.5万m2，并且相当一部分是用在了高速公路的维修养护工程上，包括河北省在京石、石安高速公路、山西省在太旧高速公路上铺筑的改性稀浆封层试验段，四川内宜高速公路、浙江杭甬高速公路、上海沪杭高速公路、江苏沪宁高速公路铺筑的改性稀浆封层试验工程等。表2 2000年度全国乳化沥青和稀浆封层应用情况地 区乳化沥青用量（吨）稀浆封层面积（万m2）普 通慢裂快凝微表处广 西36109山 东29912566.460.75.4河 南24382168.3319.3112福 建881367.5辽 宁55001.52.52.5宁 夏5243175.10.80.1河 北4020268内蒙古393755.558.8138湖 北285056天 津210021黑龙江20474.40.5山 西1300155511重 庆1200云 南10743.24.3吉 林12610.5北 京68039.5合 计1292931056.9896.4269.5随着改性稀浆封层技术在我国的初步应用，国外的先进施工设备和高质量的乳化剂产品开始进入我国市场。我国公路部门使用的稀浆封层车和乳化沥青生产设备中包括了德国Breining公司、瑞典阿克苏诺贝尔公司、美国VSS公司等国外著名生产厂家的产品，美国维实维克公司、瑞典阿克苏诺贝尔公司等生产的改性稀浆封层专用乳化剂以及美国科氏公司、壳牌公司的成品改性乳化沥青也在我国的改性稀浆封层工程中得到应用。国外的先进设备和材料也对我国改性稀浆封层技术的发展起到了一定的推动作用。我省在乳化沥青技术及稀浆封层推广应用方面起步较早，“八五”期间发展较快，几乎每个市、县都能加工乳化沥青、进行稀浆封层施工。90年代初首批加入全国乳化沥青协会，每年都要确定一些科研题目，并投入资金进行专题研究，十多年来取得了不少科研成果，积累了一定经验。其中沈阳于洪、抚顺市公路处开展的比较好，处于全国先进行列。由于受到乳化剂、乳化沥青加工及稀浆封层技术、设备等方面的制约，多数都局限于自产自用，没有形成规模。“九五”期间，乳化沥青稀浆封层及微表处技术越来越得到广泛重视。河南、北京、四川等省走在了全国前列，这对我省触动很大，1998年省交通厅、省公路管理局确定专题责成三鑫公司、抚顺公路处、于洪公路处共同研制新型乳化剂、乳化沥青并取得了很大的成功。从1999年开始，沈阳三鑫公司在省公路局的支持和安排下，使用七台进口先进稀浆封层施工设备（分别是2台奔驰、3台沃尔沃、1台斯太尔，1台VSS公司的连续封层车）和美国进口VSS公司的乳化沥青加工站在辽宁省的国省干道进行了稀浆封层施工。迄今为止，已完成各类稀浆封层2000万平方米，其中包括近500万平方米改性乳化沥青稀浆封层，均取得了良好的效果，积累了稀浆封层施工的丰富经验。通过几年来的施工实践，对已封层路面与同一路线同一时期修建的路面未进行封层的路段跟踪观测对比，结果表明，稀浆封层对延长路面使用寿命、延缓大修期起到了巨大的作用，是其它路面养护方式所无法替代和比拟的。目前，稀浆封层的施工已达到规范化、标准化，随着施工质量的提高和成本的降低，稀浆封层的应用范围在逐步扩大，使其由普通公路逐渐推广到高速公路的早期维修养护上已成为发展趋势。2 乳化沥青稀浆封层技术的特点和作用乳化沥青稀浆封层技术是乳化沥青在路面工程中应用的新发展。由于乳化沥青自身的特点，使稀浆混合料具有较好的流动性和粘附性，从而更充分的发挥了乳化沥青的优点。和热拌沥青混合料相比，稀浆封层混合料具有如下特点：（1）稀浆封层混合料中沥青与矿料的粘结力大大提高（2）稀浆封层混合料与原路面结合更加牢固 （3）稀浆封层混合料能够完全裹覆矿料（4） 稀浆封层强度高、耐久性好在公路养护中作业应用乳化沥青稀浆封层技术，主要有以下作用：（1）防水作用稀浆混合料的级料粒径较细，并且有一定的级配，在铺筑成型后，能与原路面牢固的粘附在一起，形成一层密实的表层，从而防止雨水或雪水通过裂缝渗入路面基层，保持了基层和土层的稳定。（2）防滑作用 优良的稀浆封层路面由于稀浆混合料摊铺厚度薄，沥青在粗、细级料中分布均匀，沥青用量适当，没有多余沥青，从而使铺筑稀浆封层后的路面不会产生光滑、泛油等病害，具有良好的粗糙面，路面的磨擦系数明显增加，抗滑性能显著提高。（3）填充作用由于稀浆混合料中有较多的水分，拌和后成稀浆状态，具有良好的流动性，可封闭沥青路面上的细微裂缝，填补原路面由于松散脱粒或机械性破坏等原因造成的不平，改善路面平整度。（4）耐磨作用乳化沥青对酸、碱性矿料都有较好的粘附力，所以稀浆混合料可选用坚硬的优质抗磨矿料，以铺筑有很强耐磨性能的沥青路面面层，延长路面的使用寿命。（5）恢复路面外观形象对使用年久，表面磨损发白、老化干涩，或经养护修补，表面状态很不一致的旧沥青路面，可用稀浆混合料进行罩面，遮盖破损与修补部位，是旧沥青路面外观形象焕然一新，形成一个新的沥青面层。3 乳化沥青稀浆封层技术的适用范围经过近年来的实践证明，我国的公路养护工作急切需要一种加快养护速度，提高养护质量，降低养护成本的施工方法，而乳化沥青稀浆封层技术无疑是解决这一问题的有效措施。它无论是对高等级公路还是对低等级公路，无论是对城市道路还是对乡镇公路，无论是对沥青路面还是对水泥混凝土路面，都能以较少的材料，较快的速度，较好的改善了路面使用性能，延长了道路的使用寿命。它适用于预防性养护，但当路面出现病害，如坑槽、车辙、龟网裂、泛油等，必须事先修补消除，然后再做改性稀浆封层。但是，有些路面是不能进行乳化沥青稀浆封层施工的，例如由于路基强度和稳定性不好而引起的路面翻浆，路面平整度极其不好，路面损坏严重，不能封闭交通路段，以及不能提供需要的原材料和机械设备等情况下不宜采用乳化沥青稀浆封层技术。4 稀浆封层技术的应用4.1普通沥青混凝土路面乳化沥青稀浆封层技术的应用4.1.1 概述我省的普通公路中，“八五”、“九五”期间修建的公路，按设计年限和使用状况来看，大约有1000多公里的路段已经进入大、中修期，按传统做法，即采用3厘米沥青混凝土罩面的办法，大约需要资金3亿元人民币，这样大的资金量短时间内是难以实现的，而采用稀浆封层进行养护，可以节约养护资金一半以上，这样即加快了养护速度，又节约了大量的资金。我们用近五年的时间，在普通公路上铺筑的乳化沥青稀浆封层面积达2000万平米，其中改性乳化沥青稀浆封层面积为500万平米。在较短的时间内使用较少的资金基本上解决了路面急需养护这个突出的矛盾，我们称之为“抢救性”养护。从目前使用情况看，达到了热铺罩面的效果，可以延长道路使用寿命5年以上，保证了全省路网的正常的使用，节约了大量的资金，减轻了养护压力。4.1.2 乳化沥青稀浆封层养护的使用范围4.1.2.1种类一般按封层的厚度不同分为中封层（型）、粗封层（型）、加粗封层（型）。表3 乳化沥青稀浆封层的种类类 型中封层粗封层加粗封层固化成型后厚度（mm）5-89.5-1115-20 4.1.2.2 使用范围（1）型适用于中型交通量、路面平整度较好、路面贫油及轻微网裂路面，中封层不但可以治愈裂缝，还可以通过粗骨料形成骨架结构修补面层的松散、开裂和老化，改善中等交通量道路和重交通道路的耐磨、抗滑性能，此结构还可以用于沥青路面或水泥混凝土路面的磨耗层或稳定类基层的封层；（2）型适用于高速公路预防性粗封层及重交通量普通道路的路面上，也可在半刚性基层和旧有街道上做双层铺设，即先做一层粗封即先做一层粗封层后，再加铺细封层；（3）型适用于在轻交通量的半刚性基层的乡道上封层及低等级公路路面，在交通量大的干线公路及高速公路上做表处层代替中修罩面。4.1.3 原路面的要求及处理方法根据近几年的施工经验，进行稀浆封层施工原路面或基层必须符合以下要求。（1）有足够的强度和稳定性；（2）平整度必须小于3cm；（3）对于小于6mm的裂缝可直接进行封层，大于6mm的裂缝应加铺玻璃丝布，防止裂缝反射；（4）对于大于25mm的波浪、搓板、推移、车辙应查明原因有针对性的处理；（5）对于翻浆、沉陷、坑槽等病害必须查明原因进行处理。4.1.4 稀浆封层的施工设备三鑫公司现在拥有7台稀浆封层车，分别是2台奔驰、3台沃尔沃、1台斯太尔，1台VSS公司的连续封层车，另配备多台装载机、水车、石料筛分配料仓等设备。其良好的使用性能为稀浆封层的质量提供了有力的保障。每年可完成800万m2以上的稀浆封层施工任务。 4.1.5 材料的选择和技术要求4.1.5.1 乳化沥青及改性乳化沥青乳化沥青及改性乳化沥青的各项指标应符合国家乳化沥青路面施工及验收规程的有关规定。三鑫公司研制生产的慢裂快凝型普通乳化沥青和改性乳化沥青各项指标均达到要求指标，具体指标见下表 表4 三鑫公司生产的乳化沥青技术指标 乳液种类检测项目三鑫改性乳化沥青改性乳化沥青技术标准三鑫普通乳化沥青普通乳化沥青技术标准筛上剩余（%）00.300.3电荷+标准粘度C253（s）24830131280破乳速试验度慢裂慢裂慢裂慢裂储存稳定度5d不大于0.43.551d不大于0.110.61粘附性2/32/32/32/3蒸发残留物量（%）不小于60606060蒸发残留物延度（cm）102大于10065软化点534845.5针入度250.1mm72601008280200低温储存稳定性无粗颗粒和结块无粗颗粒和结块无粗颗粒和结块无粗颗粒和结块由表中可以看出三鑫公司研制生产的普通乳化沥青和改性乳化沥青均符合国家规范要求。 表5 丁苯胶乳技术指标测试结果 检测项目固含量（%）粒径（mm）粘度（mPa.S）PH值密度（g/cm3）技术标准4248902001060790.951.05检测结果4717417.08.941.004.1.5.2 矿料（1）矿料应采用碎石、扎制砾石、石屑等。矿料的质量应符合国家标准沥青路面施工及验收规范的有关规定。 （2）石屑或砂的砂当量 试验不得小于45。 4.1.5.3 水稀浆封层用水应为饮用水。稀浆封层总含水量包括矿料中的水、乳化沥青中的水和外加水三方面水量的总和。粗封层混合料的总含水量在15%-19%之间。4.1.5.4 填料小于0.074mm的颗粒含量大于80%的水泥、石灰粉、粉煤灰等粉料均可作为填料。要求其干燥、松散、没有结块和聚团。4.1.6 稀浆封层混合料设计4.1.6.1 矿料级配稀浆混合料的矿料级配应符合表3的规定。表6 矿 料 级 配 表筛孔质量通过百分率（%）方孔筛圆孔筛细封层中封层粗封层特粗封层13.21596.79.51010010082.14.75510090100709050.72.362.5901006590457035.81.181.265904570285027.70.640653050193418.90.325421830122511.30.15153010217188.10.07510205155155.64.1.6.2 混合料的室内试验指标混合料的室内试验指标应符合下表的规定表7 混合料的技术指标项 目标 准 值可拌和时间（s）120稠度试验（mm）89+（2030）湿轮磨耗值（WTAT）（g/m2）800负荷轮试验（LWT）（g/m2）538粘结力CT（Nm）初凝时间通车时间1.22.0注：改性稀浆封层混合料的粘结力的初凝时间不小于30min，通车时间小于60min。湿轮磨耗值要求：浸水1h小于538g/m2，浸水6d小于807g/m2 表8 湿轮磨耗试验 试 验名 称矿料（g）填料（g）水（g）乳化沥青（g）磨耗前重（g）磨耗后重（g）磨耗损失（g）磨耗值（g/m2）改性乳化沥青800056104819.64808.0611.58380.98普通乳化沥青80005696812.53798.8913.64448.76表9 负荷车轮试验试 验名 称矿料（g）填料（g）水（g）乳化沥青（g）试件重量（g）吸砂后重（g）粘附砂重（g）LWT值（g/m2）改性乳化沥青60005672442.15445.333.18424普通乳化沥青60005672470.67473.963.29438.7湿轮磨耗值和LWT值标准为小于538g/m2。 4.1.6.3 混合料破乳时间的确定（1）按符合稠度要求的混合料配比备料；（2）进行混合料拌和；（3）破乳时间不得小于6min。4.1.6.4 混合料的初凝时间和开放交通时间的确定（1）按符合稠度和破乳时间要求的混合料配比备料，进行拌和；（2）当粘结力达到120Ncm的时间应确定为混合料的初凝时间；（3）当粘结力达到200Ncm的时间应确定为混合料的开放交通时间，开放交通时间一般为2小时。4.1.6.5 最佳沥青用量的确定（1）选取稠度、破乳时间、初凝时间和开放交通时间均符合的混合料，并按不同的沥青含量进行拌和；（2）分别进行湿轮磨耗试验和负荷车轮试验，确定最小沥青用量和最大沥青用量；（3）根据沥青用量的最大值和最小值，确定沥青用量范围，并以最大值为准，以三个百分点的范围定为容许范围。4.1.6.6 粘结力试验表10 粘结力试验种类养生时间（h）0.511.523改性乳化沥青粘结力N.m1.41.52.22.12.42.52.62.62.7普通乳化沥青1.21.51.81.92.12.32.42.32.4通过粘结力试验可以看出，改性乳化沥青比普通乳化沥青固化快，且成型后粘结力指标高。4.1.6.7 马歇尔试验表11 马歇尔试验技术指标混合料名称检测项目改性沥青改性乳化沥青普通乳化沥青试件1-1试件1-2试件1-1试件1-2试件1-1试件1-2马歇尔稳定度7.57.68.668.472.813.29流值36374943.950.550.34.1.7 稀浆封层施工应严格执行辽宁省乳化沥青稀浆封层施工管理规定（1）清扫路面：用人工将施工路段路面清扫干净，对网裂、龟裂、裂纹内的尘屑清除干净。清扫困难的路段用水车清洗干净。（2）封层车车组人员（司机、操作手、调平工）在料场提前将石料、乳化沥青、水（助剂）加满。（3）封层车到现场后，调平工配合操作手，做好摊铺槽连接，预调节好摊铺厚度。（4）操作手指挥司机调整好摊铺槽位置。（5）根据摊铺幅宽、封层车最低车速（15米/分）、厚度，操作手标定好油石比。（6）操作手先启动给水阀，随之启动油阀和供料阀，进行搅拌，待混合料充满摊铺槽时，指挥司机启动封层车。（7）司机沿路缘石或边线低速（一般以最低档怠速）前进，保证线形直顺，并随时从反光镜中观察后面摊铺操作情况，注意操作手指挥手势。（8）操作手根据骨料干湿程度和拌和料稠度，随时调整用水量以保证拌合料的稠度，并随时调整摊铺槽分料器转向，始终保持摊铺槽内拌合料分布均匀（9）调平工根据路面情况随时调整摊铺厚度，随时检查厚度。（10）锹工随车随时填补或铲除摊铺料不均匀的地方，并铲除外溢稀浆，保证路肩不被污染。（11）耙工对拌和料分布不均（超厚、超薄、大料划道）进行修补。（12）连续上一车段落时应重叠一个摊铺槽宽度，并应刮除初始时外流的稀浆，达到没有明显痕迹，连续顺适。（13）与构造物（一般视桥面类型，黑色桥面直接铺过去）衔接处应顺适、无跳车现象，铲除多余料。禁止污染。（14）在摊铺中间幅时，调整好摊铺槽宽度，槽脚重叠不宜过宽（保证摊铺槽脚宽即可），重叠部分的冷料应清除刮平，作到平整、顺适。（15）根据拌和料破乳凝固情况，掌握通车时间，据此确定最后一车料收工时间。（16）掌握拌和料在不同气候条件下的破乳时间，以便确定在不同气候条件下的施工时间。（17）交通封闭人员保护好施工路段，保证路面在凝固前免遭人为损坏，并对局部损坏进行及时修复。（18）在稀浆混合料破乳凝固后，撤除各种标志，开放交通。4.1.8 乳化沥青稀浆封层的典型路段及路用性能检测几年来，乳化沥青浆封层施工分布在全省十四个市多条国省干线上，这些路段包括如明沈线、鞍长线、黑大线、本恒线、丹霍线、庄林线、阜锦线、沟北线、京哈线、兴玲线、羊黄线等。铺筑效果良好，大大提高了原有路面的使用功能，特别在防滑、防渗水能力方面效果显著。经过冬季的行车考验，路面没有脱离、掉皮等现象，抗滑、抗水、抗高低温性能都比较好。由辽宁省公路试验检测中心对改性乳化沥青稀浆封层和普通乳化沥青稀浆封层进行了指标对比检测，摩擦系数和构造深度指标均合格。下表是部分路段的检测结果：表12 稀浆封层路用性能指标的检测检测项目规定值值线路名称摩擦系数构造深度（mm）平整度（mm）渗水系数厚度（mm）宽度（m）油石比（%）外观评定47-500.3-0.5不大于5不大于5ml/min2设计值设计值明沈线570.654.8不渗水1114.87.55外观平整、密实，无轮迹、无裂缝。质量较好庄林线530.603.7不渗水108.97.5外观平整、密实，无轮迹、无裂缝。有几处脱落现象，总体很好小小线550.513.6不渗水138.57.6K248+350网状裂缝K248+700裂缝（4cm*4cm）K248+850网裂锦阜线510.364.1不渗水1420.610.9外观平整、密实，无轮迹、无裂缝。较平整奈广线580.594.9不渗水106.67.55外观较理想4.1.9 稀浆封层的经济效益和社会效益(1) 乳化沥青稀浆封层单位面积造价较3厘米热沥青混凝土罩面大大降低，仅为热沥青混凝土罩面的1/2左右，可以为公路节约大量的养护资金。 (2) 生产乳化沥青时，沥青只需加热到130140，乳化沥青生产后可常温储存，不需要重复加热，经测算使用乳化沥青每吨可节约用煤200kg。另外，采用乳化沥青混合料修路时，矿料不需要烘干与加热，而且可以在湿润状态下与沥青乳液拌合施工。(3) 乳化沥青和改性乳化沥青的使用，扩大了石料的使用范围，便于就地取材，扩大材料来源，因此有广阔的应用前景。（4）缩短了开放交通时间，提高了路面使用性能。即可延长施工时间，又提高机械设备利用率和劳动率，还可避免夏季突降暴雨而造成的水毁损失。从缩短车辆停滞时间方面考虑，节约运输时间，减少车辆、商品在途费用，其社会效益显著。（5）由于热沥青拌和时加热温度较高（150-170），加热时间较长，可以产生毒害气体，而乳化沥青加热温度较低（130-140），加热时间较短，减少了环境污染，改善了施工条件。（6）以目前市场价格和使用年限计算比较，用改性沥青稀浆封层养护高等级公路比传统热拌合罩面节约养护资金一倍以上。随着我省黑色路面铺装率的不断提高，养护工作量越来越大，如能采用稀浆封层技术，经济效益、社会效益将十分可观。改性稀浆封层与普通稀浆封层和热沥青砼比较，见下表：表13 各种养护手段效益比较表养护种类比较项目改性稀浆封层普通稀浆封层热沥青砼养护方式预防性养护预防性养护结构性养护沥青种类改性乳化沥青普通乳化沥青普通热沥青结构厚度1.0cm0.8cm4cm施工状况通车施工通车施工封闭交通施工使用年限大于3-5年2-4年6-9年施工难度简单简单较复杂施工对交通影响程度稍影响稍影响封闭交通每平米造价15.010.050结 论好一般一般4.2 高速公路稀浆封层技术的应用，为高速公路提供了一种新型养护手段4.2.1 概述我省乃至全国高速公路沥青路面的维修养护，普遍习惯于采用中低级公路的维修养护方法，施工过程通常都是中断交通或改道行驶，维修养护方法几乎都是千篇一律的铺筑沥青混凝土罩面层，处于非常落后的状态。而改性稀浆封层技术即微表处技术(以下均称微表处技术)无疑是改变这一现状的有效方法之一。它能以较少的材料，较快的速度，较好地改善了路面使用性能，延长道路的使用寿命。因此，二OO一年辽宁省省交通厅对此项技术进行了立项研究。沈阳三鑫公路工程有限公司、辽宁省高速公路管理局、交通部公路科学研究所三家单位共同承担了此项课题的研究。课题重点研究微表处在高速公路养护上的应用，结合近几年三鑫公司在国省干线公路上稀浆封层技术推广应用经验，并借鉴国内外高等级公路微表处技术，开展了以下方面的研究：（1）国内外调研，吸收引进并消化国内外先进的微表处技术。（2） 改性乳化沥青材料的研制和开发。针对辽宁省的气候条件、石料来源和品质、基质沥青来源等实际情况，通过对比研究，提出适应我省实际情况的乳化沥青配方原则，推荐几种使用效果良好的乳化沥青配方。（3）微表处适用范围的研究。结合辽宁省高速公路的使用情况和主要病害，提出微表处的适用范围。（4）研究用于高速公路维护的微表处混合料配合比设计方法和检测方法。（5）微表处铺筑工艺和质量控制的研究。（6）高等级公路维修养护试验路和实体工程铺筑，进行长期的使用性能观测。（7）编制高速公路稀浆封层（微表处）技术指南。4.2.2 原材料的选择与技术要求4.2.2.1 改性乳化沥青4.2.2.1.1 改性乳化沥青的生产(1) 乳化沥青的改性工艺将改性乳化沥青的生产工艺概括为四种：（1）制作出乳化沥青后掺加胶乳改性剂，即先乳化后改性；（2）将胶乳改性剂掺配到乳化剂水溶液中，然后与沥青一起进入胶体磨制作出改性乳化沥青；（3）将胶乳改性剂、乳化剂水溶液、沥青同时进入胶体磨制作改性乳化沥青（2）、（3）两种方法可以统称为边乳化边改性法；（4）将改性沥青进行乳化，制作出乳化的改性沥青。目前，国际上这四种方法都有使用，我国各改性乳化沥青生产单位都是根据自身设备情况选用不同的改性工艺。从目前各厂家的生产情况看，几种方法没有本质差别。 (2) 改性乳化沥青生产设备沥青乳化设备按照工艺流程分类，可以分为间歇式作业式、半连续作业式、连续作业式三种，考虑到改性乳化沥青在我省的使用情况，可以使用间歇式的乳化沥青设备完全可以满足生产的需要。(3)乳化剂的选择就目前我国道路常用沥青乳化剂品种而言，要满足摊铺作业的时间要求，又要尽快开放繁忙的路面交通，即同时获得得“慢裂”与“快凝”效果的乳化剂和乳化沥青，需要很好的选择乳化剂。沈阳三鑫公司生产的SXK-1型乳化剂以及美国WESTVACO公司生产的MQK-1M乳化剂都是属于“慢裂快凝”型乳化剂。我们选择上述两种型号的乳化剂用于试验研究，具有很好的代表性。（4）胶乳改性剂的选择改性剂是改性乳化沥青的最重要组成部分，是改性乳化沥青区别于普通乳化沥青的最主要特点之一。我国制作改性乳化沥青时，绝大多数是采用SBR胶乳，采用试验路段可能用到的基质沥青、胶乳改性剂和石料，进行试验比选，得出的结果如下所示：表14 改性乳化沥青试验结果（基质沥青：盘锦AH90号沥青 乳化剂名称： MQK-1M 乳化剂用量：2.0% ）项目试验结果不改性4%PC-14684%双庆SBR筛上剩余量 接近0接近0接近0电荷正电()正电()正电()破裂速度试验慢裂慢裂慢裂沥青标准粘度计C25，3 s161625蒸发残留物含量 63.863.962.9溶解度(三氯乙烯) 98.598.598.5蒸发残留物性质针入度(25 ,100g,5s) 0.1mm99.570.099.4延度(5cm/min5) cm5.715011.2软化点 435046软化点 435046基质沥青：盘锦AH90号沥青 乳化剂名称： SXK-1 乳化剂用量：2.7% 项 目试验结果不改性4%PC-14684%双庆SBR筛上剩余量 接近0接近0接近0电荷正电()正电()正电()破裂速度试验慢裂慢裂慢裂恩格拉粘度，25-5.34.7沥青标准粘度计C25，3 s-1817.5蒸发残留物含量 64.964.964.0溶解度(三氯乙烯) 98.598.598.5蒸发残留物性质针入度(25 ,100g,5s) 0.1mm85.768.572.6延度(5cm/min5) cm6.258.711.0软化点 4553.548表15 不同改性剂微表处混合料的试验结果（采用MQK-1M乳化剂时）拌和时间试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)可拌和时间（s）破乳时间（min）不改性10012.65.512084%PC-146810012.65.512084%双庆SBR10012.87.012020粘结力试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)粘结力（kg.cm）状态不改性10012.65.530min:13,1h:2130min:完整,1h:完整4%PC-146810012.65.530min:13,1h:2130min:完整,1h:完整4%双庆SBR10012.87.030min:13,1h:2030min:碎,1h:完整湿轮磨耗试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)浸水1h-WTAT（g/m2）浸水6天WTAT（g/m2）不改性900113.449.5115.8419.04%PC-1468900113.449.583.2257.44%双庆SBR900115.263.0443.3554.4负荷车轮试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)粘附砂量（g/m2）不改性50063.027.5525.04%PC-146850063.027.5490.34%双庆SBR50064.038.5463.9表16 不同改性剂时微表处混合料的试验结果（采用SXK-1乳化剂时） 拌和时间试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)可拌和时间（s）破乳时间（min）不改性10012.68.012084%PC-146810012.68.012084%双庆SBR10012.812.01208粘结力试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)粘结力（kg.cm）状态不改性10012.68.04%PC-146810012.68.030min:13,1h:2030min:碎,1h:碎4%双庆SBR10012.812.030min:12,1h:1730min:碎,1h:碎湿轮磨耗试验 项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)浸水1h-WTAT（g/m2）浸水6天WTAT（g/m2）不改性900113.472.0344.0588.74%PC-1468900113.472.0270.9467.54%双庆SBR900115.296.0501.4603.9负荷车轮试验项 目石料(g)乳化沥青(g)水(g)粘附砂量（g/m2）不改性50063.040.0463.94%PC-146850063.040.0452.54%双庆SBR50064.060.0474.2从上述试验结果可以看出，无论采用哪一种乳化剂，美国产PC-1468改性剂的改性效果均十分明显，而国产双庆SBR对乳化沥青基本上没有改性效果，对微表处混合料的性能指标有损害作用。4.2.2.1.2 改性乳化沥青的技术要求(1)国外的改性乳化沥青标准表17 ASTM快开放交通乳化沥青标准项 目 CQS-1h 最小 最大25赛波特粘度 20 10024小时储存稳定性注 -电荷 +筛上剩余量（0.85mm） 0.1蒸发残留物含量（%） 57蒸发残留物性质针入度25,100g,5s 40 9025延度 40溶解度 97.5 注如果乳化沥青在工程实际中得到成功应用，此指标可不做要求美国ISSA微表处技术指南针对微表处专用的改性乳化沥青，做了补充要求，如表18所示：表18 ISSA对微表处用乳化沥青标准的补充要求项 目 标 准 方 法 蒸发残留物含量 不小于62%AASHTO T59,ASTM D244软化点 不小于57AASHTO T53,ASTM D36针入度25,100g,5s 4090AASHTO T49,ASTM 2397 试验温度低于138，高温会引起聚合物分解。表19 AASHTO快凝型的聚合物改性阳离子乳化沥青的技术标准项 目 CRS-2P50赛波特粘度 100-400储存稳定性(24h) % 40电荷阳离子（+）筛上剩余量 65蒸发残留物性质针入度25,100g,5s 100-1754延度 cm 3025延度 cm 1254测力延度峰值比（f2/f1） 0.3弹性恢复 % 50聚合物含量 % 2.5溶解度 % 97.5 注：基质沥青溶解度应大于99%表20 日本JEAAS协会对微表处专用改性乳化沥青的技术要求项 目 MS-125恩格拉粘度 3- 60电荷 阳离子（+）筛上剩余量 0.3以下蒸发残留物含量 % 60以上蒸发残留物性质针入度25,100g,5s 40以上15延度 cm 30以上软化点 50以上韧性 Nm 3.0以上粘韧性 Nm 2.5以上储存稳定性(24h) % 1以下(2)我国微表处改性乳化沥青技术要求的提出结合国内外的相关技术标准，在充分征求了国内乳化沥青技术专家的基础上，提出了我省的微表处用改性乳化沥青技术要求的建议稿，如下表所示：表21 我国的微表处改性乳化沥青技术要求项 目MS筛上剩余量（1.18mm筛） 不大于 （%）0.1电荷阳离子（+）恩格拉粘度E25328沥青标准粘度 C25，3 s1260蒸发残留物含量 不小于（%）60蒸发残留物性质（直接加热法）针入度（100g,25,5s） （0.1mm）40100延度(5 5cm/min) 不小于（cm）30软化点(环球法) 不小于（）50储存稳定性24h 不大于（%）15d 不大于（%）53.2.2.2矿料级配范围及集料质量要求3.2.2.2.1级配范围国际稀浆封层协会（ISSA）的微表处用矿料级配范围如表22所示。微表处II型和III型级配范围与稀浆封层的完全相同。表22 ISSA微表处用矿料级配范围筛孔尺寸(mm)II型通过率III型通过率允许波动范围9.54.752.361.180.60.330.150.07510090-10065-9045-7030-5018-3010-215-1510070-9045-7028-5019-3412-257-185-155%5%5%5%4%3%2%通过对国内数条高速公路上微表处工程所用级配使用情况的调研，得出以下研究结论：（1）ISSA的微表处级配范围基本符合我国国情，可以直接采用。（2）微表处级配宜粗不宜细。，微表处用于交通量大、重载车多的高速公路、一级公路、城市快速路时，不宜采用II型级配，而应采用III型级配。（3）谨慎使用间断级配。间断级配存在施工和易性的问题。（4）矿料中的超粒径颗粒对微表处的表观效果有很大影响。4.2.2.2.2矿料的砂当量矿料的洁净程度直接关系到沥青与集料的裹附情况和粘聚力，显著影响沥青混合料的路用性能，国外一般采用砂当量指标控制泥土含量，如国际稀浆封层协会（ISSA）规定用于微表处矿料砂当量不得低于65%。我国规范也对细集料提出了砂当量的要求，规定用于高速公路和一级公路沥青面层的细集料砂当量SE不小于60%，其它公路不小于50%。4.2.2.2.3集料技术要求结合国外已有的微表处矿料技术要求和国内现行的相关技术规范，在充分征求国内知名专家、学者的基础上，提出了我省微表处用粗细集料技术要求，见下表。表23 我国微表处用集料技术要求项 目标准试验方法备注粗集料石料压碎值 不大于（%）28 T0316-2000洛杉矶磨耗损失 不大于（%）30 T0317-2000石料磨光值 不小于（BPN）42 T0321-1994坚固性 不大于（%）12 T0314-2000细集料坚固性 不大于（%）12 T0340-19940.3mm部分合成矿料砂当量 不小于（%）60 T0334-1994合成矿料中4.75mm部分4.2.3 微表处混合料的设计4.2.3.1微表处混合料施工性能指标(1)微表处混合料可拌和时间试验与指标施工过程中，微表处混合料从开始拌和到摊铺到路面上一般需要30s50s时间，但是为了确保混合料的正常施工，ISSA中要求微表处稀浆混合料在25温度下的可拌和时间不得小于120s，并要求在可能遇到的最高施工温度下进行检验。我公司技术人员普遍认为微表处混合料25温度下可拌和时间不低于120s的要求是基