MMA预养护材料的施工技术研究

李佩林， 王 杰， 徐建晖

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司， 重庆 400067)

路面预防性养护是指在不增加路面结构承载力的前提下，对结构完好的路面或附属设施有计划地采取养护措施，以达到保养路面系统、延缓损坏、保持或改进路面功能状况的目的。路面预防性养护主要针对路面出现早期病害时进行维修、养护，一般是在道路投入使用5～7年后进行，其养护目的是改善和恢复路面性能，防止病害进一步恶化。采取有效的预防性养护措施不仅可提高道路的使用品质，还可获得良好的经济效益和社会效益[1-6]。在适当的时机采取预养护措施可延长道路使用年限，节约养护资金多达50%以上。近年来，预养护技术在国内外得到了广泛应用，常见的预养护技术主要包括雾封层、碎石封层、纤维封层、稀浆封层、微表处、热再生、薄层罩面等[7-12]。后来，公路养护者又提出了水性雾封层技术与含砂雾封层技术[13-15]。目前，常见的沥青路面轻微病害主要为裂缝与松散，如图1 所示。

(a) 裂缝

(b) 松散

综合分析国内外预防性养护技术发现，现有预养护技术对修复路面微裂缝、解决路表水下渗能起到一定效果，同时也具备恢复路面色泽、延缓路面老化等作用。然而，现代交通对预养护施工时间提出了更高的要求，特别是在交通量大且通车连续性强的市政道路(主干道、桥梁、内环快速路等)施工中，封路时间过长会导致严重的交通拥堵，影响正常的交通秩序。另外，针对市政道路预养护工程，现有的封层技术虽然对早期病害的修护、保养能起到良好效果，但尚存在路面耐磨效果不佳、材料养护时间长、施工机械化程度低等问题，如水性雾封层预养护技术掉粒现象较严重，耐磨效果有待提高，如图2 所示。

图2 水性雾封层掉粒

为解决市政道路预养护技术存在养护时间长、机械化程度低等问题，笔者利用所在公司自主研发的双组分MMA(methyl methacrylate)预养护材料，采用“砂-胶一体化喷涂”的施工工艺，在重庆某市政道路上进行了沥青路面预养护试验段施工，研究解决该难题，试验段取得了良好的养护效果，本文将探讨MMA预养护材料及其施工工艺在沥青路面预养护领域中的应用情况。

1 试验

1.1 原材料

试验所用MMA材料包括A、B组分，其主要力学性能指标如表1所示。固化剂BPO由常州某公司提供，填料、炭黑由重庆某大学提供，金刚砂(60目)由河南某公司提供。

表1 双组分MMA材料基本性能

1.2 胶结料及喷涂材料制备

1) 胶结料制备：称取一定量MMA材料A组分和B组分并分别倒入容器中，按配比加入填料、炭黑、固化剂，分别以5 000 r/min的速率剪切10 min即得胶结料A组分和B组分。其中，MMA材料A、B组分之间的比例为1∶1，填料所占比例为填料质量与A组分的质量之比。

2) 喷涂材料制备：喷涂材料由胶结料与金刚砂混合组成。按配比称取一定量胶结料A组分、金刚砂，并机械搅拌得喷涂材料A组分；按配比称取一定量胶结料B组分、金刚砂，并机械搅拌得喷涂材料B组分。喷涂材料A组分的配料比换算成质量比为：A组分∶填料∶炭黑∶金刚砂=100∶30∶0.1∶80；喷涂材料B组分的配料比换算成质量比为：B组分∶填料∶炭黑∶固化剂∶金刚砂=100∶30∶0.1∶4∶80。喷涂施工时，喷涂料A组分与喷涂料B组分的质量比为1∶1。

1.3 填料、骨料对胶结料性能的影响测试

对于喷涂工艺而言，材料粘度对喷涂效果至关重要，且填料的加入会直接影响胶结料的力学性能，为此研究了不同填料含量对胶结料力学性能及粘度的影响，从而确定了填料的最佳含量比例，其结果如表2所示。

表2 填料含量对胶结料力学性能与粘度的影响

由表2可知，随着填料含量增加，胶结料的拉伸强度略微增加，呈缓慢增长趋势，而胶结料的断裂伸长率则呈显著下降趋势。同时，表2表明填料对材料的粘度影响较大，40%填料含量使材料的粘度从初始的225 mPa·s增加至5 130 mPa·s。为达到最佳雾化效果，喷涂设备要求材料的适宜粘度范围为 1 000 mPa·s～3 000 mPa·s。综合考虑胶结料成本、力学性能及喷涂设备对粘度的要求，填料含量选定为30%。

在喷涂材料中，金刚砂主要起提升路面抗滑性的作用，同时若砂含量偏高会导致砂沉淀。因此，在确定填料含量的条件下对砂含量进行调控，试验结果如表3所示。

表3 不同含量金刚砂在喷涂材料中的状态

由表3可知，金刚砂含量在50%～80%范围内均无沉淀，喷涂材料状态均匀。当金刚砂含量在90%以上时，金刚砂在喷涂材料中沉淀，不利于喷涂施工。因此，综合考虑喷涂材料成本、抗滑性能及喷涂材料状态，确定金刚砂的用量为80%。

2 现场施工

基于双组分MMA喷涂材料，选择在重庆某市政道路上进行试验段施工，试验段面积为200 m2，施工流程包括基面预处理、喷涂试机、喷涂施工、养护及开放交通等。

2.1 基面预处理

为确保基面干燥、整洁、无杂物，试验段施工前需对基面进行预处理。采用强力吹风机对基面泥垢、杂物进行清理，并用塑料胶带与木质挡板保护预定施工场地，如图3所示。

图3 基面预处理

2.2 喷涂试机

为确保喷涂设备在后续喷涂中正常运行，在正式施工前需对喷涂设备进行调试、试喷，以排查设备的安全隐患。首先，将提前混合搅拌均匀的喷涂材料A、B组分分别倒入双组分喷涂机的A、B组分料斗中，然后由专业施工人员进行试喷，如图4所示。

(a) 喷涂材料混合

(b) 喷涂试机

2.3 喷涂施工

喷涂施工时，将提前混合搅拌均匀的喷涂材料A、B组分分别倒入喷涂机的A、B组分料斗中，并确保A、B料斗等质量，然后由专业施工人员进行喷涂。喷涂方式为枪内混合单枪喷涂，由有施工经验的人员操控，喷涂施工过程如图5所示。

(a) 机械喷涂

(b) 局部处理

在实际操作过程中，由于操作人员对喷枪的控制不能始终保持平稳状态，易导致局部喷涂区域出现厚度不均匀现象，如图5(b)所示。对于局部厚度不均匀区域，采用毛刷轻微涂刷可有效解决，从而形成致密均匀的雾封层。在路面养护完成后，应对试验段路用性能进行检测。

2.4 养护及开放交通

施工完成后，对试验路段进行为期1.5 h的封闭养护，待材料完全固化且达到最终强度，就可开放交通。由于试验段所用MMA材料属快速固化的反应型高分子材料，自由基的连锁聚合反应使材料能够快速固化成型，养护1.5 h便能形成最终强度，从而满足快速开放交通要求。试验段采取“砂-胶一体化”喷涂的施工工艺，节约了人工成本，缩短了施工时间，带来了良好的经济效益和社会效益。完成养护后的MMA含砂雾封层实际效果如图6所示。

(b) MMA含砂雾封层局部放大图

3 检测结果与评价

3.1 喷涂材料耐磨性间接评价

雾封层耐磨性是路面功能性关键指标之一，耐磨性能的好坏直接影响到车辆减速效果及侧滑几率。具有一定流动性的MMA预养护材料能渗透至微裂缝处，并形成致密封层将骨料紧紧包裹，从而达到优良的嵌固效果。借鉴GB/T 1768—2006《色漆和清漆耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》中的测试方法对MMA预养护材料的耐磨性进行间接评价，漆轮磨耗测试仪及磨耗样品如图7所示，试验结果如表4所示。由表4可知，室内漆轮磨耗试验得出MMA喷涂材料的磨耗损失量均小于60 mg，满足GB/T 1768—2006《色漆和清漆耐磨性的测定 旋转橡胶砂轮法》中规定的油漆耐磨性指标，对喷涂材料实际耐磨性有一定参考价值。

(a) 漆轮磨耗仪

(b) 磨耗样品

表4 喷涂材料耐磨性检测结果

3.2 与沥青基面的粘结强度评价

依据GB/T 16777—2008《建筑防水涂料试验方法》中的测试方法，采用便携式拉拔仪对完成养护后的路面进行粘结强度测试，检测过程如图8所示，检测结果如表5所示。由表5可知，预养护材料与拉拔头结合面完全断裂，检测结果均大于1 MPa，满足设计规范中规定的技术指标，表明MMA预养护材料与沥青基面间的粘结强度良好。

3.3 抗滑性评价

抗滑性能是路面表面性能的主要评价指标，抗滑性能的好坏直接关系到车辆行车安全。本文通过在胶结料中加入一定粒径大小的金刚砂，使其与胶结料形成致密整体，由材料固化后产生的收缩使金刚砂牢固地嵌固在胶结料中，从而提高路面抗滑性能。依据现行JTG F40—2004《沥青路面施工技术规范》中的测试方法，采用摆式摩擦仪对养护后的路面进行抗滑性检测，检测过程如图9所示，检测结果如表6所示。由表6可知，路面抗滑值BPN均大于45，路面抗滑性能良好，满足JTG F40—2004《沥青路面施工技术规范》中所规定的技术指标。

图8 粘结强度检测

表5 粘结强度检测结果

图9 抗滑性能检测

表6 抗滑性检测结果

4 结束语

双组分MMA预养护材料力学性能优异，适用于路面预养护工程，且路面养护效果良好，工程试验段表明：

1) 路用性能良好。

2) 喷涂材料的耐磨性指标满足现行规范要求，可缓解沥青路面脱粒病害。

3) 与沥青基面间的粘结强度满足现行规范要求，粘结强度优异。

4) 路面抗滑值优于现行规范要求，抗滑性能良好，可大幅提高行车安全性。

面对日益庞大的路面预养护市场， MMA预养护材料及其施工技术可有效解决材料养护时间长、施工机械化程度低等问题，具有工程应用推广价值。