JN－R路面环氧覆层应用研究

苏义华

(安化县交通运输局，湖南安化 413000)

0 前言

我国水泥混凝土路面由于设计强度低、施工质量差、超载现象严重等因素，致使混凝土路面在使用一段时间后，路面很快出现各种病害。这些病害如果不及时处理，将会导致路面使用性能下降、行车舒适性和安全性降低。因此要选取具有优异性能的修补材料，采用合理的施工方法，对路面病害进行修补。故本文针对JN－R路面环氧覆层修补材料的性能、施工工艺展开相关研究。

1 路面修补剂的性能要求

水泥混凝土路面受行车荷载和周边环境的影响，必须具有一定的强度、刚度、耐久性。通过以往路面修补材料的调查研究，结合路面结构及施工方法，路面修补剂的性能主要包括:与旧混凝土的相容性、界面粘结性能、路用性能。

1.1 与旧混凝土的相容性

旧混凝土路面与修补材料的相容性是影响修补效果的最关键指标，它影响修补路面的粘结强度、表面平整、渗水性能、抗滑性能和耐久性能。相容性具体表现在弯拉强度、粘结强度、收缩系数、弹性模量、泊松比、耐久性、热膨胀系数及化学活性、颜色相近等方面。常用的沥青类、环氧树脂、聚合物等修补材料，虽具有力学性能好、固化收缩小、稳定性能好，抗化学药品性优良、热膨胀系数低等优点，但与路用混凝土的基本性能有一定差别，因此，在使用时一定要处理好其与路面的相容性。

1.2 界面粘结性能

路面混凝土修补后，能否与旧混凝土形成整体、协调一致地工作，其中一个重要的因素是修补材料与旧混凝土界面的粘结性能，它关系到修补的效果。由于界面材料相容性的差异，在修补界面会形成一个薄弱区域，而修补材料与混凝土的不同步收缩，会在薄弱的修补界面产生较大的剪切力和拉力，导致其粘结效果不断恶化，从而降低了路面板的承载力和耐久性，致使新旧界面整体性下降，达不到预期的修补效果。因此，修补剂应具有较好的界面粘结性能。

1.3 路用性能

修补材料的路用性能，是评价修补效果的关键指标。其主要体现在以下几个方面:

1)强度:高强度的修补材料可以抵抗各种荷载的作用，减轻路面因强度产生的破坏。

2)稳定性:稳定性能包括高温稳定性和水稳定性，良好的稳定性可以保证路面在较差的环境下仍然能够具有较好的性能。

3)耐久性:修补材料应具有较好的抗腐蚀、抗碳化、长久保持强度和外观完整性的性能。

4)行车舒适性:修补材料要能够提高路面的平整度，改善抗滑、耐磨、防水性能，使路面拥有较高的行驶质量。

2 JN－R路面环氧覆层修补剂

2.1 JN－R路面环氧覆层组成

JN－R路面环氧覆层是一种新型的路面面层材料，由A(环氧树脂)、B(固化剂)双组分路面环氧胶与C组分耐磨防滑骨料组成的三组分JN－R路面环氧覆层。环氧树脂中含有活性较强的环氧基团，环氧基团在分子链中各个部位均可形成环状结构。活性较强的环氧基团，跟多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物固化剂，与弹性环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中。使线型树脂变成坚韧的体型固体的添加剂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，具有优异的粘接强度，收缩率小，硬度高，柔韧性较好。C组分耐磨骨料技术要求见表1。

表1 耐磨骨料技术指标

2.2 JN－R路面环氧覆层性能

1)JN－R路面环氧覆层的强度性能。测试了JN－R路面环氧覆层的弹性模量、拉伸强度性能、钢－混凝土粘结抗拉强度、钢－混凝土粘结抗剪强度，试验数据如表2。

试验时钢混凝土界面间的JN－R路面环氧覆层的厚度不到1 cm，而试验结果却都是C40混凝土先于JN－R路面环氧覆层破坏，JN－R路面环氧覆层较高的强度表明其具有良好的相容性和粘结性能。JN－R路面环氧覆层这种厚度薄、重量轻、相容性好、粘结强度高的优点，在桥面修补中有很大的优势，它可以在不增加桥梁荷载及铺装厚度，不影响桥梁、隧道的通行净空的条件下，使修补路面具有较高的路用性能。

表2 JN－R路面环氧覆层强度性能 MPa

2)JN－R路面环氧覆层的抗滑性能。用SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青与JN－R路面环氧覆层进行对比试验，沥青样品技术指标见表3。采用手工铺砂法和摆式仪法在试验路面分别对其抗滑能力进行测定。手工铺砂法和摆式仪法测定均按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)规定的测试方法进行，其结果如表3。

表3 沥青试验样品技术指标

SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青与JN－R路面环氧覆层抗滑实验数据见表4。

表4 JN－R路面环氧覆层抗滑能力实验数据

由表4中数据可知3种材料的构造深度符合路面竣工验收时构造深度应大于0.55 mm的要求。但是，JN－R路面环氧覆层改善路面抗滑性能更加明显，这是因为其特殊的抗滑耐磨骨料所决定的，耐磨骨料的要求见上表1。

3)JN－R路面环氧覆层防渗水性能。路面的渗水性能是衡量路面质量好坏的一个重要标准，路面结构的透水性也是其防排水分析应该考虑的重要参数。在JN－R路面环氧覆层、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青试验路面上，按照《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)中规定的渗水系数测定方法进行渗水系数的测定。

由表5可知3种材料均有较好的防渗水能力，都符合规范中对渗水能力的要求，相比较而言JNR路面环氧覆层具有较优越的防渗水能力。这是由JN－R路面环氧覆层的材料和施工技术所决定的。环氧胶与耐磨骨料本身都是很好的防水材料，施工时他们是分层涂刷在路面上的，致密的层间结构使其有了较好的防渗水能力。

4)施工简单。JN－R路面环氧覆层不会改变路面结构，而且施工速度快，封路时间短，对交通带来的影响小。

表5 渗水试验数据

5)节能环保。JN－R路面环氧覆层由无毒无害的有机材料组成，不含挥发性溶剂，不需加热施工，节能减排、防水、耐腐蚀，可有效防止各种腐蚀介质随雨水等渗透，特别适于桥面。

6)经济美观。大量的工程实例表面，JN－R路面环氧覆层经济易维护，保养周期可由普通沥青路面的3～5 a延长到15 a以上，无论是初期投资或长期维护费用都低于沥青路面，长期经济效益更为明显，而且可通过采用不同骨料来获得色彩、质感丰富的路面，减轻行车疲劳，给人视觉上的享受。

2.3 JN－R路面环氧覆层施工工艺

1)修补好基层所有的孔洞、缺陷，清理表面的污渍，保证混凝土表面处于干燥整洁状态。

2)按两组份配比A∶B=100∶50配置胶料，在搅拌器中低速搅拌至少3 min，确保充分混匀。每次搅拌的胶液应尽快使用，以防积聚在容器中暴聚浪费。

3)用刮片将胶液均匀涂铺在混凝土表层，随后撒布C组分，即耐磨骨料。

4)衡量粘结强度、抗滑性能、防水性能等指标采用分层次涂刷环氧胶和撒布骨料的方法。第1层施工经过初步养护之后，清除多余骨料，暂不开放交通。按照同样的方法施工第2层环氧和骨料，初步养护后清除多余骨料，在规定的养护时间之后方可开放交通。开放交通之后，清除松散脱落的骨料。JN－R路面环氧覆层结构示意图见图1、材料施工技术参数见表6。

图1 JN－R路面环氧覆层结构示意图

表6 施工技术参数

2.4 JN－R路面环氧覆层工程实例

长益高速(长沙至益阳)于1998年通车，路面面层为25 cm厚的砾石水泥混凝土，由于车流量成倍增加，导致路面、桥面破损较为严重，通行能力下降，湖南省高速公路管理局于2011年8月1日对长益高速进行大修改造。此次改造中要求将桥面由原来水泥混凝土改为沥青混凝土桥面，而直接在原桥面摊铺5 cm沥青层效果不佳，而且将导致桥梁恒载大幅增加，必须对桥梁及下部结构进行加固处理，工程量及加固费用庞大，故决定采用经济适用的JNR路面环氧覆层新材料对桥面进行铺装。

通过对养护路段的跟踪和评估，采用JN－R路面环氧覆层修补过的路段，有较高的耐久性和补强性，可以对水泥混凝土表面的裂缝、坑槽、麻面等多种病害进行处理。修补过1 a的桥面无裂痕，无脱落，无松散，有较高的强度和美观度，对表面原松散和剥离部位有较高的补强和粘接作用，延缓了病害的发生。可以有效的稳定路面集料，提高路面性能，抑制病害扩散，延长路面使用寿命。对路面的摩擦系数、构造深度有明显提高，对防水系数有绝对的优化作用。通过专家领导的评价和道路使用者的反馈，JN－R路面环氧覆层改善路面行车舒适性明显，经济效益良好，修补效果显著。

3 结论

通过对JN－R路面环氧覆层性能的分析和工程实例评估，表明其具有防水性能好、抗裂性能强及与旧混凝土粘结性能好等特点，能够减少铺装层厚度及荷载、减少使用中的养护维修次数，且施工容易，养护方便，改善路用性能效果明显。可以认为JNR路面环氧覆层是一种高效高性能的修补剂，具有极强的经济意义和社会意义，是一项值得推广应用的新材料。

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