微表处的施工技术研究

    周　鑫

    摘要：分析了微表处的破乳机理，研究了微表处的施工注意事项。为微表处的推广使用和施工提供参考。

    关键词：微表处；改性剂；乳化剂

    1 概述

    微表处(Microsurfaceing)是一种由聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并摊铺到原路面上,达到迅速开放交通要求的薄层结构。微表处技术70年代在欧洲出现，80年代进入美国，如今已经成为美国30多个州、加拿大及其它很多国家和地区高等级公路的主要养护手段之一。该技术进入我国以后，已经在山西、河北、四川等省份的高速公路养护工程中得到了应用，表现出了良好的使用效果，同时也发现一些问题。由于该技术在我国尚属于起步阶段，有必要进行深入的研究，以促进该技术在我国的健康发展。

    2 稀浆混合料的破乳机理

    乳化沥青是一种将沥青以极小微粒状态均匀而稳定地分散于乳化剂水溶液中的乳状液。电离的乳化剂分子可以使沥青微粒表面带电。带电微粒间的静电排斥作用是乳化沥青可以稳定而不破乳的原因。以阳离子乳化剂中常有的二胺类物质为例，其在酸性条件下可以发生如下反应Ｒ-ＮＨ-Ｃ3Ｈ6-ＮＨ2+Ｈ+Ｒ-ＮＨ-Ｃ3Ｈ6-ＮＨ3+从而使亲水的一端带上正电荷。随着Ｈ+浓度的增大，反应不断向右进行，ζ电位不断增大，乳液本身也就越稳定。酸性石料由于普遍具有较好的抗磨耗能力而在微表处混合料中得到广泛采用。在有水存在的情况下，酸性石料表面的Ｈ带一个正电荷离去，使石料表面带负电荷。它易于吸附水中游离的乳化剂分子或Ａｌ3+、Ｃａ2+等金属阳离子，从而可以使石料表面的负电荷相对减弱。酸性石料中的硅还可以与Ｈ+发生如下反应Ｈ2ＳｉＯ42-Ｈ+Ｈ3ＳｉＯ4-Ｈ+Ｈ4ＳｉＯ4Ｈ+Ｈ5ＳｉＯ4+石料中的铝、铁等成分也可以与Ｈ+发生类似反应，即随着Ｈ+浓度的不断增大，石料表面可以从带负电变为带正电荷。当带正电的阳离子乳液与带负电的石料相遇，沥青微粒吸附到集料表面，乳液迅速破乳，水与沥青分离并逐步蒸发。微表处混合料的破乳过程主要是石料与乳液之间的静电相互作用过程，石料与乳液表面电荷的正负与强弱是决定破乳速度的关键，集料砂当量、乳液ｐＨ值、水泥和消石灰、Ａｌ2(ＳＯ4)3和乳化剂水溶液等对拌和时间的影响也主要是通过改变石料与乳液表面电荷强弱来实现的;此外，可以改变微粒的能量(如温度)、改变微粒运动阻尼(如掺加聚乙烯醇等增稠剂)的因素也影响稀浆混合料的破乳速度。

    3 微表处施工工艺研究

    微表处是利用改性沥青的特性，将骨料、乳液、填料和水等原料按照一定比例调制成糊状、流态均匀的稀浆混合料，并将其均匀铺筑在路面上。微表处的摊铺厚度一般为５～１０ｍｍ。经过乳液与骨料裹腹、破乳、分离、析水、蒸发、固化等过程，从而形成密实、坚固、耐磨的道路表面层。

    微表处施工工艺不但用于沥青路面的预防性养护，微表处混合料可以修复路面的流动性车辙，可以为行车提供一个平整的、耐磨的、粗糙的表面，可以有效防止路表水的下渗，微表处层与原路面结合紧密，没有剥离现象，完全可以满足高速公路预防性养护和恢复路表功能的要求。还用于粗粒式或贯入式路面的封层。这种封层能与底面牢固结合，可用于高等级公路地方道路的表面层。但是由于微表处施工工艺的特殊性，不能提高原有道路的结构强度和稳定性。因而，微表处的施工必须在保证原有道路强度和稳定性符合设计要求的情况下进行。

    微表处的施工温度在１０°Ｃ以上。如果在低温、阴湿季节施工，应采取一定措施提高早期强度，加速路面成型，做好早期养护。

    微表处施工机械单一，不需要设立庞大的拌和站，不污染环境，不会引起路面发生油包波浪。

    微表处混合料的拌和时间受集料砂当量、施工时的环境温度、外加剂等的影响巨大。

    采用砂当量高的集料可以减少乳化剂用量，降低生产成本；针对工程实际使用的集料，应通过大量的室内试验选取对砂当量敏感性较弱、对外加水较敏感的乳液配方。

    乳化沥青配方设计所用石料必须是工程实际采用的石料;施工现场石料的砂当量变化范围不易超过±2%。

    应采用可能遇到的最高施工温度进行室内拌和试验以确定乳液配方，在可能的情况下应尽量选用温度敏感性较弱、对水的作用较敏感的乳化沥青配方。

    Ａｌ2(ＳＯ4)3等缓破剂应与石灰、水泥等配合使用，其用量范围应通过室内拌和试验确定。

    石料不同，最适宜的乳化剂也会不同，应通过室内试验，选择既好用又经济的乳化沥青配方，一种乳化剂包打天下的做法是不科学的，不但会增加生产成本，而且还可能会造成施工困难，无法保证工程质量。

    合理选择改性剂，经验表明加入合适的改性材料能改善沥青的高温和低温性能，增强了微表处混合料的耐磨耗能力、抵抗水损害能力、抵抗车辙能力和抗裂能力，各项性能指标均优于普通稀浆封层混合料。

    总之，为了保证微表处施工的顺利进行，应最大程度地模拟现场情况，在室内做详尽的试验设计，使拌和时间在合适的范围内，并在施工现场根据情况做适当调整，保证施工的顺利进行。

    4 体会

    微表处是一种预防性养护方法，适用于路面病害不太严重的场合。在进行微表处前，应对原路面较宽的裂缝进行灌缝处理;车辙较深的路段应首先采用微表处车辙填充作业，然后再做微表处罩面;用作车辙填充时，应首先确定路面车辙不是结构性车辙。

    在道路路面出现微裂时，及时采用微表处，可以推迟该路的大中修时间，节省道路养护资金。

    采用微表处施工，摊铺1～2小时即可通车，对交通的影响极小。

    参考文献

    [1]中华人民共和国交通部.公路工程沥青与沥青混合料试验规程(ＪＴＪ052 2000) 人民交通出版社，2000.

    [2]中华人民共和国交通部.公路工程集料试验规程(ＪＴＪ052 2000) 人民交通出版社，2000.

    [3]顾惕人等.表面化.科学出版社，1999

    [4]沈钟等.胶体与表面化学.化学工业出版社。