级配筛孔通过率对微表处%28MS-3型%29性能影响的研究.pdf

作 者 简 介：晏 涛（），男，江 西 宜 丰 人，大 学 本 科，工 程 师，主 要 从 事 公 路 工 程 施 工 管 理 和 养 护 工 作。级配筛孔通过率对微表处（型）性能影响的研究晏涛，丁娇（宜 春 市 公 路 事 业 发 展 中 心 丰 城 分 中 心，江 西 宜 春）（中 路 高 科 检 验 检 测 认 证 有 限 公 司 江 西 分 公 司，江 西 宜 春）摘要：为 了 优 化 微 表 处 级 配，提 高 微 表 处 混 合 料 性 能，通 过 改 变 和 筛 孔 通 过 率，文 章 设 计种 微 表 处 级 配，分 析 不 同 级 配 对 微 表 处 混 合 料 工 作 性 能、最 佳 油 石 比、路 用 性 能 及 抗 磨耗 性 能 的 影 响。结 果 表 明：筛 孔 通 过 率 影 响 微 表 处 级 配 粗 细 程 度，通 过 增 加 筛 孔，可 提 高 微 表 处 级 配 可 控 性；和 筛 孔 通 过 率 对 微 表 处 混 合 料 工 作 性 能、最 佳 油 石比、路 用 性 能 及 抗 磨 耗 性 能 均 有 较 大 影 响；通 过 控 制 筛 孔 通 过 率 可 提 高 微 表 处 抗 磨 耗 性 能，适 当 提 高 筛 孔 通 过 率 可 提 高 微 表 处 混 合 料 耐 久 性 和 抗 磨 耗 性 能。关 键 词：微 表 处；级 配；筛 孔 通 过 率；路 用 性 能前言微 表 处 作 为 一 种 常 用 的 沥 青 路 面 预 防 性 养 护手 段，因 其 具 有 施 工 简 单，成 本 费 用 低、污 染 小、施工 快、抗 滑 耐 磨 等 特 点 被 大 面 积 推 广 应 用。当然，微 表 处 技 术 不 是 完 美 的，随 着 应 用 的 深 入 也 逐渐 修 订 完 善。对 于 我 国 普 遍 使 用 的 型 微 表处，其 厚 度 不 足，粗 细 程 度显 著 影 响 微 表 处 路 面 构 造 深 度，当 集 料 偏 向 时，微 表 处 路 面 构 造 深 度 偏 大，使 行 车 噪 音 提 高，降低 行 车 舒 适 性。如 果 集 料 偏 向，则 影响 微 表 处 抗 滑 性 能 和 抗 磨 耗 性 能。有 必 要 在 之 间 增 加 一 个 筛 孔，进 一 步 控 制 微 表 处 级配，提 高 微 表 处 路 用 性 能。国 内 外 学 者 和 微 表 处 相关 企 业 增 加 的 筛 孔 尺 寸 包 括、等，用 以 改 善 优 化 微 表 处 级 配。另 外，微 表 处 和 稀 浆 封 层 技 术 指 南（）要 求 筛 孔 通 过 率 为，当通 过率 下 限 偏 低 容 易 导 致 油 石 比 偏 低，引 起 微 表 处 混 合 料耐 久 性 不 足 的 问 题。有 必 要 优 化 通过 率 下 限，保 证 微 表 处 混 合 料 耐 久 性。为 此，年 交 通 运 输 部 颁 布 的 公 路 沥 青 路 面 预 防 养 护 技 术规 范 （）对 型 微 表 处级 配 进 行 了 修 订，增 加 了 筛 孔 通 过 率 要 求，并 缩 小 了 筛 孔 通 过 率 范 围。本 文 通 过 改 变 和 筛 孔 通 过 率值，提 出种 微 表 处 级 配，分 析 不 同 和 筛 孔 通 过 率 对 微 表 处 混 合 料 工 作 性 能、最佳 油 石 比、路 用 性 能 及 抗 磨 耗 性 能 的 影 响，为 指 导微 表 处 级 配 设 计，提 高 微 表 处 路 面 质 量 提 供 参 考。原 材 料 和 测 试改 性 乳 化 沥 青试 验 用改 性 乳 化 沥 青 委 托 北 京 某 试 验 室制 备，其 中 沥 青 为 秦 皇 岛号（级），乳 化 剂（）掺 量 为 乳 化 沥 青 质 量，改 性 剂（型）掺 量 为 乳 化 沥 青 质 量，改 性 乳化 沥 青 试 验 结 果 如 表所 示。表 改 性 乳 化 沥 青 性 能 试 验 结 果试 验 项 目单 位试 验 结 果技 术 要 求试 验 方 法筛 上 剩 余 量（）恩 格 拉 黏 度（）储 存 稳 定 性 储 存 稳 定 性 蒸 发 残 留 物 含 量 蒸 发 残 留 物性 质针 入 度（）软 化 点 延 度（）溶 解 度 黏 韧 性 集 料微 表 处 用 集 料 由 江 西 南 昌 某 公 司 提 供，集 料 按粒 径 分 为、三 档，试 验 室采 用 方 孔 筛 将 集 料 分 成 和 两 档，集 料 试 验 结 果 如 表所 示。表微 表 处 用 集 料 性 能 试 验 结 果材 料 名 称项 目单 位试 验 结 果 技 术 要 求 试 验 方 法粗 集 料石 料 压 碎 值 洛 杉 矶 磨 耗 损 失 石 料 磨 光 值 坚 固 性 针 片 状 颗 粒 含 量 细 集 料坚 固 性 粗、细 集 料 的合 成 矿 料砂 当 量 亚 甲 蓝 值 水 泥微 表 处 用 水 泥 采 用 普 通 硅 酸 盐 水 泥，其符 合 通 用 硅 酸 盐 水 泥（）相 关 技 术要 求。矿 粉微 表 处 用 矿 粉 满 足 现 行 公 路 沥 青 路 面 施 工 技术 规 范 （）的 相 关 技 术 要 求。水微 表 处 试 验 用 水 为 城 市 自 来 水。微 表 处 级 配 设 计我 国 规 范 按 照 粒 径 粗 细 分 为型 微 表 处 级 配（、），微 表 处 型 级 配 相 较 型 级 配 偏 粗，国 内 外 大 量 针 对 微 表 处 型 级 配 的 研 究 表 明，较 粗 的 型 级 配 更 适 用 于高 速、一 级 等 公 路 路 面。本 研 究 在 型 微 表 处中 值 级 配 基 础 上，探 究 和 筛 孔 通过 率 对 微 表 处 路 用 性 能 的 影 响。试 验 通 过 改 变 和 筛 孔 通 过 率 设 计种 级 配。其中 通 过 改 变 筛 孔 通 过 率，控 制 占 质 量 百 分 数，用 以 研究 粗 细 程 度 对 微 表 处 工 作 性 能 和 路用 性 能 影 响。另 外，通 过 级 配 和 ，改 变 筛 孔 通 过 率，研 究 筛 孔 通 过 率对 磨 耗 性 能 的 影 响。试 验 采 用档 集 料（、）及 矿 粉 合 成 级 配，种 合 成 级 配 筛 孔 通 过 率 如 表所 示。表微 表 处 级 配 通 过 率级 配编 号通 过 下 列 筛 孔（）的 质 量 百 分 率 （）占（）质 量 百 分 数 筛 孔 通 过 率 对 微 表 处 性 能 的 影 响 筛 孔 通 过 率 控 制 型 微 表 处 级 配粗 细 程 度，改 变 了 成 型 后 微 表 处 混 合 料 集 料 空 间 分布 和 路 面 的 构 造 深 度，因 此 对 微 表 处 路 用 性 能 和 降噪 性 能 产 生 直 接 影 响，筛 孔 通 过 率 对 降 噪 性能 研 究 较 多，本 研 究 重 点 关 注 对 路 用 性 能 的 影 响。另 外，筛 孔 通 过 率 偏 低 易 导 致 改 性 乳 化 沥青 用 量 偏 少，对 微 表 处 混 合 料 路 用 性 能 尤 其 耐 久 性有 较 大 影 响。微 表 处 工 作 性 能 的 影 响 可 拌 和 时 间 试 验微 表 处 混 合 料 可 拌 和 时 间 直 接 影 响 微 表 处 和易 性，当 可 拌 和 时 间 短，造 成 微 表 处 施 工 困 难，可 拌和 时 间 过 长，影 响 微 表 处 开 放 交 通 时 间。微 表 处 可拌 和 时 间 受 用 水 量 和 水 泥 用 量 的 影 响，本 试 验 设 定水 泥 用 量，油 石 比，用 水 量 分 别 为、进 行 可 拌 和 时 间 试 验，试 验结 果 如 图所 示。G-1G-2G-3G-4G-5G-62202001801601401201005.05.56.06.57.0用水量/%可拌和时间/s图用 水 量 对 可 拌 和 时 间 的 应 影 响由 图可 知，同 一 级 配 下，随 着 用 水 量 增 加，微表 处 混 合 料 可 拌 和 时 间 逐 渐 增 大。同 一 用 水 量 下，级 配 越 细，矿 粉 越 多，微 表 处 可 拌 和 时 间 越 少。这主 要 由 于 微 表 处 级 配 越 细，尤 其 矿 粉 越 多，矿 料 比表 面 积 增 大，润 湿 矿 料 需 要 更 多 自 由 水，矿 料 吸 收乳 化 沥 青 自 由 水，加 速 乳 化 沥 青 破 乳，使 可 拌 和 时间 降 低。当 以 下 筛 孔 通 过 率 相 同 时，筛 孔 通 过 率 越 大 级 配 越 细，可 拌 和 时 间 减 小。当 级 配 相 同（除 筛 孔），矿 粉 越多，可 拌 和 时 间 越 少。和 筛 孔 通过 率 对 可 拌 和 时 间 有 较 大 影 响。黏 聚 力 试 验黏 聚 力 用 于 确 定 微 表 处 混 合 料 初 凝 时 间 和 开放 交 通 时 间，在 相 同 时 间 粘 聚 力 越 大，成 型 效 果 越好，表 明 微 表 处 混 合 料 成 型 速 度 越 快，可 开 放 交 通时 间 越 短。本 试 验 设 定水 掺 量，的 水 泥 用量，探 究 油 石 比 分 别 为、下种 级 配 微 表 处 混 合 料 的 黏 聚 力，试 验 结 果如 图所 示。由 图可 知，在 同 一 级 配 下，微 表 处 混 合 料 黏聚 力 随 着 油 石 比 增 大 出 现 先 增 大 后 减 小 的 趋 势。在 相 同 油 石 比 下，对 比 级 配 （通 过 率 不 变），筛 孔 通 过 越 大，矿 料 级 配 越细，黏 聚 力（和）越 大。通 过 对 比 级 配、和，矿 粉 含 量 越 大 时，微表 处 混 合 料 黏 聚 力 值 越 大。这 主 要 是 由 于 和 筛 孔 通 过 率 越 大，级 配 越 细，矿 料 比 表面 积 越 大，矿 料 吸 收 乳 化 沥 青 自 由 水 能 力 越 强，乳化 沥 青 破 乳 速 度 越 快，黏 聚 力 值 越 大。微 表 处 路 用 性 能 的 影 响微 表 处 混 合 料 成 型 后 的 路 用 性 能 评 价 试 验 包括 湿 轮 磨 耗 试 验、负 荷 轮 黏 砂 试 验、轮 辙 变 形 试 验等，主 要 用 于 评 价 微 表 处 混 合 料 配 伍 性、抗 水 损 害性、耐 磨 性 等。本 文 通 过 改 变 和 筛 孔 通 过 率，研 究 筛 孔 通 过 率 对 微 表 处 混 合 料 路 用性 能 的 影 响。（30min）G-1G-2G-3G-4G-5G-62.01.81.61.41.21.00.85.56.06.57.07.5黏聚力/(Nm)油石水/%（）（60min）G-1G-2G-3G-4G-5G-62.42.22.01.81.65.56.06.57.07.5黏聚力/(Nm)油石水/%（）图不 同 油 石 比 微 表 处 混 合 料 黏 聚 力（）（6d）G-1G-2G-3G-4G-5G-61400120010008006004005.56.06.57.07.5湿轮磨耗值/(g/m2)油石水/%（）图不 同 油 石 比 微 表 处 混 合 料 湿 轮 磨 耗 值 湿 轮 磨 耗 试 验湿 轮 磨 耗 试 验 用 于 评 估 微 表 处 混 合 料 的 配 伍性 和 抗 水 损 害 能 力，公 路 沥 青 路 面 预 防 养 护 技 术规 范 （）要 求级 微 表 处和的 湿 轮 磨 耗 值 分 别 不 大 于 和。为 了 研 究 筛 孔 通 过 率（和）对 湿 轮 磨耗 值 的 影 响，成 型种 级 配（矿 料 不 筛 出 以上 粒 径 集 料）微 表 处 混 合 料 进 行 湿 轮 磨 耗 试 验，其中 固 定 用 水 量，水 泥 用 量，试 验 结 果 如 图所 示。由 图可 知，相 同 级 配 下，随 着 油 石 比 增 加，湿轮 磨 耗 值（和）逐 渐 下 降。对 比 级 配，同 一 油 石 比 下，级 配 越 细 湿 轮 磨 耗 值 越 大，另外 对 比 、和 级 配 可 知，矿 粉（）越 多，湿 轮 磨 耗 值 对 油 石 比 越 敏 感，当油 石 比 较 小 时，矿 粉 含 量 越 大，湿 轮 磨 耗 值 越 大，但当 油 石 比 较 大 时，矿 粉 越 多 湿 轮 磨 耗 值 则 越 小，配伍 性 和 抗 水 损 害 能 力 越 好。这 可 能 由 于 当 筛 孔 通 过 率 较 高 时，矿 料 级 配 较 细，缺 少 能 够 抵 抗磨 耗 的 粗 集 料，导 致 湿 轮 磨 耗 值 较 大。另 外 当 矿 粉含 量 较 大 而 油 石 比 较 小 时，混 合 料 沥 青 结 合 料 较少，混 合 料 湿 轮 磨 耗 值 较 大，但 当 矿 粉 含 量 较 大 油石 比 也 较 大 时，混 合 料 矿 料 与 沥 青 充 分 粘 结，混 合料 抗 水 损 和 抗 磨 耗 性 能 较 好，湿 轮 磨 耗 值 较 低。负 荷 轮 黏 砂 试 验负 荷 轮 黏 砂 试 验 主 要 是 用 于 确 定 微 表 处 改 性乳 化 沥 青 用 量 上 限，随 着 改 性 乳 化 沥 青 用 量 越 大，微 表 处 混 合 料 黏 砂 量 越 大。公 路 沥 青 路 面 预 防 养护 技 术 规 范 （）要 求级 微表 处 粘 砂 量，黏 砂 量 试 验 结 果 如 图所 示。G-1G-2G-3G-4G-5G-65004003002005.56.06.57.07.5黏附砂量/%油石水/%图不 同 油 石 比 微 表 处 混 合 料 黏 附 砂 量同 一 级 配 随 着 油 石 比 的 增 加，黏 附 砂 量 逐 渐 增大，在 相 同 油 石 比 下，当 级 配 越 细，矿 粉 含 量 越 多，则 黏 附 砂 量 则 越 低。这 主 要 是 由 于 当 筛 孔通 过 率 变 大，矿 粉（）含 量 增 加，矿 料 的 比表 面 积 增 加，矿 料 表 面 裹 附 沥 青 量 增 多，相 同 油 石比 下 混 合 料 多 余 的 沥 青 结 合 料 变 少，试 验 中 混 合 料黏 附 砂 量 则 降 低，和 筛 孔 通 过 率影 响 微 表 处 黏 附 砂 量。微 表 处 混 合 料 最 佳 油 石 比按 照 公 路 沥 青 路 面 预 防 养 护 技 术 规 范（）中 微 表 处 最 佳 油 石 比 设 计 方 法，通 过 绘 制湿 轮 磨 耗 值 与 负 荷 轮 粘 砂 量 曲 线 随 油石 比 的 变 化 曲 线，采 用 图 解 法 确 定 最 佳 油 石 比，各级 配 最 佳 油 石 比 如 图所 示。G-1G-2G-3G-4G-5G-6级配7.57.26.96.66.36.05.75.45.1最佳油石化/%图各 微 表 处 级 配 最 佳 油 石 比微 表 处 级 配 ，随 着 筛 孔 通过 率 降 低，最 佳 油 石 比 逐 渐 下 降。另 外 通 过 对 比、和 级 配 的 最 佳 油 石 比，当 矿 粉 含 量 越低，最 佳 油 石 比 则 越 小。这 主 要 是 由 于筛 孔 通过 率 降 低 和 矿 粉（）含 量 变 小，都 使 矿 料 级 配整 体 变 粗，矿 料 比 表 面 积 变 小，矿 料 表 面 需 要 裹 附 的 沥青 变 少，因 此 微 表 处 混 合 料 最 佳 油 石 比 降 低。微 表 处 抗 磨 耗 性 能 的 影 响为 了 进 一 步 探 究 筛 孔 通 过 率（和）对 微 表 处 混 合 料 抗 磨 耗 性 能 的 影 响（在 最 佳 油 石 比下），按 照 公 路 沥 青 路 面 预 防 养 护 技 术 规 范（）中 附 录的 成 型 方 法 成型 试 件（最 佳 油 石 比）并 进 行 初 期 和 终 期 磨 耗 性 能试 验。初 期 磨 耗 性 能 的 影 响初 期 磨 耗 性 能 是 微 表 处 混 合 料 在 恒 温 恒 湿 箱内（温 度，湿 度）养 生并 进 行 扫 刷 试验，用 于 评 价 微 表 处 初 期 成 型 的 抗 扫 刷 能 力，试 验结 果 如 图所 示。G-1G-2G-3G-4G-5G-6级配800700600500400300初期磨耗损失值/（g/m2）图微 表 处 混 合 料 初 期 磨 耗 损 失 值如 图所 示，对 比 级 配，随 着 筛 孔 通 过 率 降 低，初 期 磨 耗 损 失 值 逐 渐 下 降。另 外 对 比 、和 级 配，随 着 矿 粉（）含 量 增 大，初 期 磨 耗 损 失 值 变 小。这 主要 是 由 于 筛 孔 通 过 率 升 高，使 矿 料 级 配 整 体变 细，粗 集 料 变 少，最 佳 油 石 比 变 大，使 得 初 期 成 型速 度 变 慢 且 缺 少 抗 磨 耗 的 粗 集 料，因 此 最 细 的 级 配 混 合 料 初 期 磨 耗 损 失 值 最 大。另 外，级 配相 比 于 、级 配，矿 粉（）含 量 增大，加 速 乳 化 沥 青 破 乳 成 型，且 级 配 中 含 有 以 上 的 粗 集 料，因 此 微 表 处 混 合 料 具 有 较 好的 初 期 抗 磨 耗 性 能。（下 转 第页）应 影 响 分 析 自 然 灾 害 学 报，（）：饶 毅 刚高 墩 大 跨 径 连 续 刚 构 桥 双 肢 墩 系 梁 设 置 道 数 与 地震 响 应 关 系 分 析 交 通 科 技，（）：曲 春 升，侯 满超 高 双 薄 壁 墩 连 续 刚 构 桥 的 系 梁 设 置 分 析公 路，（）：尚 维 波，张 春 宁高 墩 刚 构 桥 系 梁 抗 震 分 析 长 安 大 学学 报（自 然 科 学 版），（）：（上 接 第页）终 期 磨 耗 性 能 的 影 响终 期 磨 耗 性 能 试 验 是 将 微 表 处 混 合 料 在烘 箱 养 生后 进 行 扫 刷 试 验（扫 刷次），用于 评 价 微 表 处 混 合 料 完 全 成 型 抗 磨 耗 能 力，试 验 结果 如 图所 示。G-1G-2G-3G-4G-5G-6级配700600500400300200终期磨耗损失值/（g/m2）图微 表 处 终 期 磨 耗 损 失 值图所 示，微 表 处 级 配，随 着 筛 孔 通 过 率 降 低，终 期 磨 耗 损 失 值 逐 渐 下 降。另 外通 过 对 比、和级 配 终 期 磨 耗 损 失 值，当矿 粉 含 量 越 大，终 期 磨 耗 损 失 值 则 越 小。这 主 要 由于 筛 孔 通 过 率 降 低，增 加 了 级 配 中 集 料，在 微 表 处 混 合 料 中 粗 集 料 提 高 了 抗 磨 耗性 能。另 外 矿 粉（）含 量 增 加，提 高 了 级 配对 应 的 最 佳 油 石 比，使 矿 料 更 好 地 被 沥 青 裹 附，增加 了 微 表 处 混 合 料 密 实 程 度，降 低 成 型 微 表 处 松 散吊 粒 风 险，因 此 改 善 了 微 表 处 混 合 料 抗 磨 耗 能 力 和耐 久 性。和 筛 孔 通 过 率 不 仅 影 响初 期 抗 磨 耗 性 能，对 终 期 抗 磨 耗 性 能 也 有 较 大影 响。结语本 文 分 析 了 不 同 级 配 对 微 表 处 混 合 料 工 作 性能、最 佳 油 石 比、路 用 性 能 及 抗 磨 耗 性 能 的 影 响，可得 结 论：（）筛 孔 通 过 率 影 响 微 表 处 级 配 粗 细 程度，通 过 增 加 筛 孔，可 提 高 微 表 处 级 配 可控 性。（）和 筛 孔 通 过 率 对 微 表 处混 合 料 工 作 性 能、最 佳 油 石 比、路 用 性 能 及 抗 磨 耗性 能 均 有 较 大 影 响。（）通 过 控 制 筛 孔 通 过 率 可 提 高 微 表处 抗 磨 耗 性 能，适 当 提 高 筛 孔 通 过 率 可 提高 微 表 处 混 合 料 耐 久 性 和 抗 磨 耗 性 能。参 考 文 献：徐 剑，黄 颂 昌，秦 永 春，李 峰添 加 剂 对 微 表 处 混 合 料 抗 车辙 性 能 改 善 效 果 的 研 究 石 油 沥 青，（）：肖 晶 晶微 表 处 改 性 乳 化 沥 青 及 混 合 料 性 能 研 究 长安 大 学，孙 晓 立，张 肖 宁，蔡 旭不 同 类 型 微 表 处 噪 声 特 性 的 室 内试 验 公 路 交 通 科 技，（）：李 志 栋，黄 晓 明，陈 广 秀，等微 表 处 高 噪 声 形 成 机 理 及 其多 支 点 降 噪 模 型 公 路 交 通 科 技，（）：秦 永 春，王 鹏，黄 颂 昌，等微 表 处 技 术 规 程 编 制 思 考石 油 沥 青，（）：，微 表 处 和 稀 浆 封 层 技 术 指 南 ，公 路 沥 青 路 面 预 防 养 护 技 术 规 范 ，公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范