华升
河南省交通规划设计研究院股份有限公司，郑州 450000
摘要:路面养护对于道路的使用寿命有着至关重要的影响，随着通车里程的增加和行驶速度的提高，这一作用还将更加明显。经济发达的国家，一方面大力发展高等级公路。另一方面努力提高道路的铺装率，同时十分重视已铺路面的经常性维修与养护，使其能一直保持良好的路用性能与运输效率，以延长道路的使用寿命。在沿黄高速公路水泥桥面摊铺了超粘微表处，超粘微表处采用的辉绿岩集料、特种高粘复合改性沥青乳液、普通硅酸盐水泥等均符合相关原料的技术指标要求，超粘微表处的施工也严格按照施工标准进行。在通车1-2个月后，路面保持良好的均匀性，无泛油，无划痕，无轮迹；BPN值和构造深度处于60-63和0.7-0.8 mm之间；渗水系数处于4-7 mL/min之间；接缝平整度和行车道平整度分别处于1-3 mm和1-2 mm之间。通车8-10个月后，路面表观质量依然保持良好，且拉拔强度和扭剪强度分别处于0.36-0.66 MPa和0.97-1.11 MPa。
关键词：超粘微表处；施工技术；路表性能；路面强度
本文以河南沿黄高速公路为例，河南沿黄高速公路是河南省西部公路网的重要组成部分之一，为平原微丘区高速公路，双向四车道，设计行车时速为120km/h，全长58.375km（营运桩号K0+000~K58+375）。沿黄高速公路北接高速公路司前立交，南连西部沿河高速公路，其周边地区对外交流和运输的主要通道之一，为该地区交通运输、经济和旅游等行业的发展做出了积极贡献。
沿黄高速公路已于2012年~2017年对全线路基段进行了一4cmGAC-16 罩面加铺。其中2012年、2013年罩面使用年限达6年多，目前部分路段路面已出现一定数量的裂缝与坑槽修补病害，随着罩面使用年限的增加，病害数量亦随之增加。因而及时采取合适的预防性养护措施进行预养显得尤为必要。
为改善沿黄高速公路部分路段水泥桥面的使用性能，保证行车安全，同时为后续选择合适的预防性养护措施提供参考经验，2018年12月~2019年1月，管养单位对K1+024~K1+610路段双向水泥桥面采用了超粘微表处罩面处治。
1、超粘微表处的定义
超粘微表处是指传统的MS-3型微表处技术采用了具有高粘结力、高弹性、高延展性的特种高粘复合改性沥青乳液用于拌合骨料并摊铺成型的一种养护技术。拌合及摊铺设备采用普通稀浆封层车，骨料采用坚硬耐磨的偏碱性辉绿岩或玄武岩，级配采用MS-3型级配，填料采用普通硅酸盐水泥，摊铺厚度为1.0cm，稀浆混合料养生完毕后开放交通，整个施工过程无需加热和碾压。
2. 超粘微表处的优点
(1)具有优异的抗高温变形能力
超粘微表处中所采用的乳化沥青为特种高粘复合改性沥青乳液，其蒸发残留物的软化点高达80 ℃以上，25 ℃时的弹性回复率高达95%以上。采用该沥青能够提高混合料在高温下的抗剪切能力，通常25 ℃时磨耗层的扭剪强度能够达到0.7 MPa以上，因此超粘微表处不易发生剪切破坏、滑移和车辙等损害。
(2) 具有优异的抗滑性能
超粘微表处由于采用的沥青软化点高达80 ℃以上，混合料高温稳定性好，磨耗层不易产生泛油、表面光滑等病害，路表纹理丰富，抗滑性能优异。
(3)具有优异的抗低温开裂性能
超粘微表处所采用的沥青在5℃时的延度可达30cm以上，具有十分优异的低温韧性，因此超粘微表处在低温下不易发生开裂等损害。
(4) 具有优异的抗疲劳开裂性能
超粘微表处采用的沥青在60℃时的动力粘度高达20000 Pa·s以上，使得磨耗层在25℃时的拉拔强度可达0.3 MPa以上，在交变应力作用下，超粘微表处抵抗疲劳破坏的能力得到提高。
(5) 较长的使用寿命
超粘微表处由于采用了具有高粘结力、高弹性、高延展性的特种高粘复合改性沥青乳液用作粘结料，磨耗层与原路面之间具有超强的粘结强度，不易产生脱落，使得超粘微表处的使用寿命得以延长。
（6）较低的行车噪音
超粘微表处由于混合料具有出色的高温稳定性能及抗滑性能，因此普遍采用相对传统微表处较密实的级配，使得车辆轮胎与路面的有效接触点数量增多，从而起到了降噪的效果。
3.超粘微表处原料选定
集料：细集料采用0-3 mm辉绿岩石粉，粗集料采用3-5 mm和5-9.5 mm的辉绿岩碎石。0~9.5合成集料由粗集料和细集料按照目标设计比例混合而成，其中粗集料、细集料及合成集料的技术指标测定结果见表1。
表1集料技术指标测定结果
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0~9.5合成集料的合成级配测定结果如表2所示：
表2 合成集料合成级配测定结果
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改性乳化沥青：采用超粘微表处专用特种高粘复合改性沥青（乳液），各项技术指标如表3所示。
表3改性乳化沥青技术指标测定结果
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硅酸盐水泥：普通硅酸盐32.5水泥。
4. 超粘微表处的施工
4.1 施工前准备工作
(1) 路面预处理：施工前需首先对桥面破损特征和导致因素进行分析，并对桥面破损进行及时修复，防止损害进一步扩大，消除桥面质量安全隐患；
(2) 施工设备的调试：为保证施工安全，需要对设备进行检查和调试，使其处于最佳状态。在设备首次使用，连续使用半年后和集料配比发生变化的时候需要对设备的计量系统进行重新标定；
(3) 施工条件确认：在施工之前需对气候进行确认，当气温处于15 ℃并持续下降，或是低于15 ℃时，不能进行施工；另外，桥面积水未除尽或养护成型期处于雨季时不能进行施工。
4.2 施工步骤
(1) 施工路段封闭：施工之前首先要和施工路段的交通管理部门建立联系，制定出交通管制方案，保证足够的施工期和养护成型期；
(2) 施工路段的清扫：正式施工前需要对施工路段进行彻底的清扫，除去原桥面的泥饼、泥土、杂物、油脂等，并需要利用吹风机吹净桥面以及利用铁铲和钢刷反复清洁桥面，保证施工前的桥面洁净无尘、干燥无积水；
4.3 超粘微表处摊铺
(1) 将集料装入摊铺机中，调整摊铺箱的摊铺拱度和厚度，使摊铺箱紧贴路面，并使摊铺机对准走向控制线，由施工起点开始摊铺；
(2) 根据石料的含水量以及现场施工集料配比，调整料门的开度和高度；
(3) 开启发动机，接合拌合缸离合器，开启摊铺箱分料器；
(4) 打开料门开关，将石料、水、水泥装入拌合缸，预湿的混料摊移至乳液喷出口；
(5) 调节分向器控制稀浆流向，使其均匀流至摊铺箱左右两侧；
(6) 调节水量，控制稀浆稠度；
(7) 启动封层车并控制以10-30 m/min的速度前进，行进过程中注意保持摊铺箱内稀浆储存量为其溶剂的一半，并注意稀浆生产量与摊铺量的匹配；
(8) 若摊铺机中任意一种材料用尽后，立即中断所有材料输送，带拌合缸中的浆料搅拌均匀、送入摊铺箱并摊铺完成后，停止封层车行进；
(9) 提起摊铺箱，将摊铺机移至施工路段外，清洁拌合缸和摊铺箱，检查剩余材料量。
4.4 修补
摊铺完成后需要对施工路段进行局部修补，局部缺陷修补主要是通过人工完成的，主要修补处为施工路段中不平整、过厚或过薄处，以及纵向接缝和施工路段的起点和终点。修补过程中需要对纵向刮痕进行填平和清除，修补过后的路面要达到接缝平顺、边沿顺直、表面平整的标准。
4.5 养护
超粘微表处摊铺完成后需要对其进行一段时间的养护，在养护期间需禁止施工人员、行人以及车辆在超粘微表处上行进，带起凝结成型并满足开放交通条件后，方可开放交通。
5. 工程应用
5.1 第一阶段路表性能验收
本文以河南沿黄高速公路为例，为改善沿黄高速公路部分路段水泥桥面的使用性能，保证行车安全，管养单位对K1+024~K1+610路段双向水泥桥面采用了超粘微表处罩面处治。施工结束后，开放交通1-2月期间内，对施工路段全线进行路标性能验收。验收项目、指标要求、验收频率、验收方法以及验收结果如表4所示。
第一阶段验收指标要求超粘微表处均匀、无轮迹、无划痕，通过全路段目测验收，施工路段符合验收指标要求。图1中给出了施工路段典型的超粘微表处表观质量的图片，有图片可看出其表面无凸起、无划痕、无脱落等损害。另外，第一阶段验收结果表明，施工路段超粘微表处的抗滑性能也满足指标要求，指标要求路面BPN值和构造深度分别大于58和0.6 mm，本施工路段的BPN值为60-63，构造深度为0.7-0.8 mm；施工路段的渗水系数为4-7 mL/min，低于指标要求的10 mL/min；施工路段超粘微表处的接缝平整度和行车道平整度分别为1-3 mm和1-2 mm，符合接缝平整度和行车道平整度均小于5 mm的指标要求。总体来说，基于对第一阶段施工路段超粘微表处路表性能验收结果的分析可知，本施工路段的超粘微表处路表性能符合验收指标的要求，具有较高的施工质量。
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4.2 终期路面强度验收
超粘微表处施工结束的第9个月，对施工路段的超粘微表处的路面强度进行了验收，验收项目、验收指标、验收频率、验收标准以及验收结果如表5所示。图2为现场进行拉拔试验和扭剪试验的照片。
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图2 现场拉拔试验和扭剪试验
拉拔试验方法：进行路面钻芯，钻孔深度需要达到超粘微表处下承层5 mm处。在拉拔头底面和测量点路面之间均匀涂抹环氧树脂粘结剂，使二者粘结牢固。然后，在拉拔头处连接拉拔设备，以10 mm/min的速度进行拉拔试验。拉拔试验完成后，得到最大拉拔力并予以记录。测试温度为28 ℃，拉拔强度可通过公式1进行计算：
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其中，F为抗拉强度，单位为MPa；P为最大拉拔力，单位为N；D为钻芯直径，为100 mm；
扭剪试验方法：进行路面钻芯，钻孔深度需要达到超粘微表处下承层5 mm处。在扭剪盘底面和测量点路面之间均匀涂抹环氧树脂粘结剂，使二者粘结牢固。然后，在扭剪盘处连接扭剪设备，以90o/s的速度进行扭剪试验。扭剪试验完成后，得到最大扭矩并予以记录。测试温度为28 ℃，扭剪强度可通过公式1进行计算：
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其中，τ为扭剪强度，单位为MPa；M为最大扭矩值，单位为N·m；D为钻芯直径，为100 mm；
如表5所示，通过对施工路段路面强度进行验收后发现，在通车8-10个月后，施工路段超粘微表处的表观质量和强度完全符合验收指标要求。通过目测对施工路段超粘微表处表观质量进行验收后发现，施工路段超粘微表处为出现脱落、磨损、衰减和麻面等现象，表观质量均匀无划痕。另外，通过对施工路段每1000米进行2处拉拔和扭剪试验（行车道轨迹带）发现，施工路段超粘微表处最大的拉拔强度为0.66 MPa，最低拉拔强度为0.36 MPa，均满足大于0.3 MPa的指标要求；最大扭剪强度为1.11 MPa，最小扭剪强度为0.97 MPa，均满足大于0.7 MPa的指标要求。以上实验结果均表明，本施工路段的超粘微表处在通车8-10个月后，路面的表观质量和强度均达到了相关的技术指标要求，通过了终期路面强度验收，具有较高的施工质量和较好的运行情况。
表5终期路面强度验收
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5 结语
本文主要涉及了超粘微表处在沿黄高速公路中的应用，并对相关施工关键技术进行了阐述以及对相关验收结果进行分析。在施工过程中集料、沥青和水泥的使用均符合超粘微表处原料的技术指标要求，施工过程也严格按照施工规定进行。在施工结束的1-2个月内，超粘微表处的表观质量、抗滑性能、渗水系数和平整度均符合要求。8-10个月后，施工路段超粘微表处路面未出现脱落、麻面等损害，且拉拔强度和扭剪强度也完全符合技术指标要求。
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