浅谈微表处混合料配合比设计

时间：2024-07-28

郭慧敏

（山西交通职业技术学院，山西太原 030031）

微表处是一种冷拌冷铺的混合料，施工过程中呈稀浆状态，为了能迅开放交通，要求混合料摊铺后稀浆能迅速固化成型。

1 表层沥青混合料试验指标

1.1 可拌和时间

首先拌制混合料，在搅拌锅内加入矿料和填料，搅拌均匀后加入水和添加剂，倒入改性乳化沥青，并搅拌记录时间。用力快速搅拌。当搅拌中感觉到手需要用力，且目测稀浆状态混合料变得浓稠之时，即表明发生破乳，这个时间点就是可拌和时间。拌合直至可拌和时间结块抱团，这个时间点为不可施工时间。对于上述试验的温度以及湿度需记录。

1.2 稠度试验与指标

微表处混合料既要有足够的时间进行拌和，还要求有良好的施工性。若混合料过稀，会导致跑浆进而引发路面接缝不再直顺，变得弯曲；甚至引发“出油”状况，即细集料浮于路面面层上，导致混合料的摊铺厚度失控。反之，过于粘稠的混合料会导致摊铺工艺难以操作，进而形成观感质量差的路面，还会导致于旧路表明黏结不够牢固。在摊铺施工中混合料稠度在不断变化，施工中要求混合料稠度保持合适的状态即范围在2～3cm之内。

1.3 初凝时间试验

将刚拌和均匀的微表处混合料立即摊在油毛毡上，并且要将混合料铺平，开始计时，为初凝时间起点。初凝状态是在室温放置试件，采用滤纸按压混合料表面观察是否形成褐色斑点，如没有形成则表明混合料已初步凝结；如出现则等待三分钟继续试验，重复等待试验操作直至半小时后如仍出现斑点，将试验间隔延长为十分钟，直至混合料初步凝结，记录初步凝结时间点的温湿度。

上述试验进程中，如果混合料表层沥青微粒发生水相分离，滤纸上将无斑点。这时说明，混合料以及固化并形成一定强度，此外，待混合料100%成型后即可判定其其他性能。可见，混合料初凝时间的判定尤为重要。

2 混合料性能的试验与评价

2.1 湿轮磨耗损失（WTAT）

WTAT值为混合料中沥青量的控制值，同时，WTAT值和沥青量成反比，当WTAT值最大时，对应允许的最小沥青用量。

2.2 负荷车轮黏附砂量（SA）

为了确定混合料的最大沥青用量，从而进行负荷车轮黏附砂试验。混合料黏附的砂量越多，说明混合料的沥青用量越大。混合料的容许最大沥青用量就是黏附砂量达到要求的最大值。

3 我国微表处材料用量范围的确定

3.1 确定最佳乳化沥青用量的技术指标

与热拌沥青混合料的设计不同，通过微表处混合料的各项技术指标得到的并不是一个最佳的乳化沥青用量，而是一个允许的乳化沥青用量范围，设计人员需要根据具体情况（如使用场合、原路面状况、气候条件）等在这一范围内确定最终的设计乳化沥青用量。对于经验丰富的设计人员，可以根据经验直接确定设计乳化沥青用量，然后使用上述技术指标进行检验。

3.2 油石比

我国很多单位在进行微表处混合料设计时，用于细封层（Ⅰ型）的油石比范围一般在10%～16%之间，用于中封层（Ⅱ型）的油石比范围一般在7.5%～13.5%内，对于粗封层（Ⅲ型），则为6.5%～12%内，上述取值范围等同于国际稀浆封层协会规定。但在实际应用中的油石比一般在6.0%～8.0%之间（Ⅲ型），这个范围更容易操作。

3.3 水泥、消石灰用量范围

加入水泥、消石灰有利用改善混合料的拌和的性能，以及成型的速度。水泥、消石灰作为填料用于调整集料的级配，剂量不能过大。剂量过大会影响混合料的拌和性能和混合料稠度，且会使混合料成型后发脆，易脆裂。

经试验表明，微表处混合料中水泥、消石灰用力在0.5%～1.0%之间为最合适范围。

3.4 用水量范围

国际稀浆封层协会认为应根据混合料稠度选择合适的用水量，没有提出用量范围。我国普通稀浆分层的外加水量范围规定为6%～11%。

为了满足拌和时间及拌和状态，应尽量减少水的用量。

3.5 摊铺厚度与单位面积摊铺量

对国内微表处应用情况的调查发现，Ⅲ型级配摊铺厚度一般在8～10mm。

4 混合料的设计工序研究

4.1 工序一：合理选取原材料

要结合项目的气候、施工场地、施工要求、原材料供应等具体特征，因地制宜的选用沥青配方，与此同时，对于沥青的添加剂、标号以及品种也应该合理选用。

为了保证微表处混合料的质量，矿料的选择应注意以下要点：①必须采用硬质石料作为混合料中的粗集料用材，才能为微表处提供经久耐磨的抗滑表面；②微表处混合料对矿料的洁净度要求很高，砂当量指标是微表处对矿料选择的重要参考因素，矿料的砂当量必须要高；③将矿料合成级配控制在级配范围的中间数值左右。

4.2 工序二：混合料的配方试验

矿料应符合以上要求，需测定矿料的含水率。

按照《微表处和稀浆封层技术指南》中微表处混合料的试验方法，矿料的总质量为100g，分别计算出各种矿料的用量，称取若干份。在油石比范围内，Ⅲ型级配油石比一般在6.0%～8.0%之间，不断调整沥青和改性乳化沥青的掺入量（制定0.5%为每次变化量），同时变化添加剂的品种以及掺入量、改变每次的水掺入量，经过数次拌和试验直到达到施工要求的可拌和时间。

如果经过多次改变添加剂以及用水量，混合料特性仍旧不能满足施工要求时，则需要改变矿料组成或者混合料配方，甚至需要变更原材料的选用。

对于符合施工可拌和时间需要的混合料，在其100%成型后，可参照《微表处和稀浆封层技术指南》中规定的试验方法，仔细检查核对混合料中的油石比情况，保证沥青和粗细集料之间握裹到位。对于油石比过大或是过小的情况，应该在沥青用量的允许值之内，更换选取油石比数值适宜的混合料配方进行黏聚力试验。最终确定出3～5个认为合理的混合料配方。

4.3 工序三：混合料最佳沥青用量确定

允许的最小乳化沥青用量Pmin是湿轮磨耗指标最接近要求值对应的破乳沥青掺入量；反之，最大用量Pmax则是当黏附砂量指标最接近要求值时的破乳沥青用量。在Pmin和Pmax的范围内要合理考虑各种影响施工的要素，选择合理的最大乳化沥青用量。

通常来说，面临旧路面泛油严重，以及旧路面沥青为高标号沥青的情况，可选用油石比偏小的混合料做微表处理；面临旧路面贫油严重，以及旧路面沥青破坏于老化严重的情况，可选用油石比偏大的混合料做微表处理；面临旧路面漏水或者时空隙过大的情况，也可选用油石比偏大的混合料做微表处理。与此同时，对于交通量较大的路面可选用油石比偏小的混合料做微表处理，反之则选用油石比偏大的混合料。

结合上述要求，山西广源高速公路为新开通的公路，且交通量大、荷载较重，建议采用较小的油石比。