沥青路面水性环氧乳化封层技术的应用

朱圣敏、罗斌

（赣州市公路发展中心南康分中心，江西南康341400）

0 引言

水性环氧乳化封层技术，作为沥青路面施工中常用的一项技术策略，具备一定的先进性。与常规的普通沥青混凝土技术相比，它的耐久性更强，能够满足抗老化等效果。所以将对水性环氧乳化封层施工技术进行分析，探寻出更为科学有效的技术方案，对工程项目的顺利开展有着很重要的帮助。

1 水性环氧乳化沥青封层技术

1.1 水性环氧乳化沥青封层

水性环氧树脂是将环氧树脂制作成颗粒、液体等形式加入液体内，制作成为乳液、水溶液等物质。在实际应用中，这些物质存在很大差异，尤其是粒径的不同，所以这也是鉴别、区分的主要方式。水性环氧树脂的优势比较明显，不会存在任何环境污染问题，同时也能够达到安全、无毒的效果，即便被应用到潮湿路面上，也能够满足工程的要求，施工性能良好，对于施工环境要求相对较低，清洗作业方便快捷，储存和运输也不会产生负面影响，成本也比较低，整体化学性能稳定，黏结性能良好。正是因为这些优点，水性环氧树脂才得到了人们广泛的研究和使用，对于建筑工程领域的发展也有着积极作用[1]。

水性环氧乳化沥青封层技术，是目前非常先进的施工技术之一。其中，水性化高分子聚合物环氧树脂、乳化沥青混合料等材料可以直接喷洒到公路表层，然后将环氧树脂组分的材料经过化学反应之后形成空间网状结构，其防水性良好，黏结性较高。因为水性环氧树脂内加入了一些可以减少液料表面形成辅料以及改变表面色质的辅助成分，所以将封层结构材料应用路表之后，才能发生固化性反应，使得养护材料能够直接附着在路表表层，让沥青上层结构的老化路面不再继续恶化，同时还能防止水分渗入，避免内部结构松散，从而延缓路面老化，达到延长寿命的效果。为了能够使路面结构达到抗滑要求，在喷洒水性环氧乳化沥青材料的同时，还可以同时撒布砂石，进行快速养护施工。

1.2 水性环氧乳化沥青材料的作用机理

水性环氧乳化沥青是比较先进的化学固化材料，稳定性良好，固化后其性质并不会出现损坏，受环境、温度的干扰和影响也不大，能够有效处理养护界面的黏结性和渗透性之间的矛盾。液体料在发生固化反应之前，流动性良好，并且具备一定的渗透性，所以能够深入一些细小的空隙内，经过化学固化反应后可以达到较高的黏结性，满足结构总体性能的要求。通过封层结构的施工，水性环氧乳化沥青材料能够渗入到一些路表的缝隙内，并组合形成性能较高的表面结构，达到封盖效果，能更好地提高表面颗粒结构的固定性，确保沥青材料内部的油分不会散失，达到延缓老化的作用，提升结构的总体性能。在封层结构处理过程中，只能将其摊铺到路面表层，形成附着层的结构，与原路面结构的相容性很低，会形成两个分离层，总体稳定性较差，而且受环境因素干扰比较明显，难以达到黏结性、渗透性的要求，修补之后的质量也往往无法满足工程的运行要求，甚至存在快速脱落等严重问题[2]。

为了使水性环氧乳化沥青材料的性能得到改善和提升，应在水性环氧乳化沥青材料内填充环氧树脂以达到连续相的标准，使其能够在溶液内处于完全分散的状态，并且在固化之后直接被包裹处理，从而形成相互交错设置的网格结构。因此，环氧树脂在实际应用中，使用量比较大，几乎与沥青材料的使用量相同。在液体材料内加入必要的添加剂，经过充分混合之后形成稳定性良好的材料，体现出了水性环氧树脂与乳化沥青的优势，这就是化学改性沥青材料。既保证了和树脂材料的有效融合，又能够进行化学反应，形成完整的网格结构，实现固体性能的有效提升，使得环氧树脂材料在高温条件下不会发黏，低温条件下不会脆化，有效预防地表泛油、发光的问题，提高抗滑效果，满足交通运行的要求。

1.3 力学性能

水性环氧乳化沥青封层养护施工材料在使用前，要在实验室内进行性能试验检测，经过和沥青混合料的黏结，可以提升其结构性能，黏结强度、抗剪性能也得到提升，满足各项试验参数的要求。

2 工程概况

某公路项目总长度为18km，根据设计方案的要求，该项目应用的是20cm 的二灰碎石基层与6cm 的沥青面层结构，其运营的时间超过10年。虽然公路管理部门进行了全面的大修施工，但是有些路段依然存在裂缝、沉陷、松散、麻面等病害问题，严重影响了交通的正常运行。基于此，工程管理部门决定进行养护处理，以确保公路路面的运行效果和质量。

施工企业在其中一个路段应用水性环氧乳化沥青封层技术，对路面结构表面裂缝进行了封闭修复处理。经过持续2年的运行，发现该结构层并没有出现剥落问题，路面防渗水、抗老化的效果良好。对于现场结构进行检测分析发现，该路面结构的整体性能和运行效果良好。所以施工单位决定继续选择应用水性环氧乳化沥青路面封层养护技术进行施工，以提高路面结构质量，在达到美观要求的同时，延长公路的使用寿命。

3 水性环氧乳化沥青封层技术要求

在公路项目的建设与养护中，施工材料始终是核心要素。由于我国在全国范围内投入较大的财力、物力开展公路建设，规模不断扩大，使得我国的交通水平得到了很大提升。

但是，我国长期以来一直存在“重建轻养”的观念，导致一些公路在发生严重的病害问题后，才开始进行检修处理，致使处理成本升高，影响交通的正常通行。目前，很多公路管理部门都开展了预防性养护工作，在沥青路面发生严重病害前，就进行养护处理，并达到了非常好的效果，消除了路面的病害问题，提高了运行效果，促进了公路通行效果的全面提升[3]。

乳化沥青材料是目前被广泛应用于公路路面养护施工的材料之一，其主要特性是温度敏感性高、柔韧性差、黏结性差，所以导致乳化沥青并不能被全面应用到公路工程中。而水性环氧树脂的黏结性好、耐久性高，将其和乳化沥青材料充分混合使用，能够融合两种材料的优点，发挥出该材料的作用，为公路养护施工提供良好的支持。研发出高性能的水性环氧树脂乳化沥青材料，可以让公路的养护施工更加高效和经济，为我国的公路养护事业的发展起到积极的推动作用。在沥青路面的预防养护施工中，需要做好裂缝结构的处理，修补坑槽与麻面，进行表面的抗滑作业，处理掉松散的路面结构，并铺设一层高性能的路面表层结构，实现路面结构总体性能的提升，提高运行效果和质量。

当前应用比较广泛的预防性养护施工措施有雾封层、石屑封层、超薄冷板封层、薄层沥青罩面、封缝等。很多国内外的研究机构都开始加强试验与分析，并总结出合理、有效的养护施工措施，从材料配比、施工工艺的确定、施工技术的管控等方面出发进行控制，以保证施工效果，提高施工水平。通过将沥青、环氧树脂这两种材料进行充分混合，融合二者的优势，形成立体空间网状结构，从而延长材料的耐久性，具备较高的高温稳定性与低温抗裂性，满足公路路面的运行要求[4]。

4 水性环氧乳化沥青封层的施工技术

在具体的应用中，结合工程标准和要求，明确具体的沥青材料及用量，并在施工环节严格按照工艺规范执行，如此才能够提高该技术的应用效果，满足沥青路面的施工标准要求。

4.1 水性环氧乳化沥青用量的确定

水性环氧乳化沥青封层胶结料，直接关系到工程的质量与效果。尤其是用量参数，如果用量较小，则其结构厚度无法达到均匀性的标准，且黏结性效果比较小，影响封层结构的抗磨性；如果材料使用量过大，则容易造成结构内部的金刚砂出现嵌挤的情况，致使金刚砂浸入水性环氧乳化沥青结构内。即使是相同的道路，也会存在不同的路况，所以需要在水性环氧乳化沥青封层正式施工前，进行必要的现场试验检测，以确定最佳使用量，满足工程的质量标准要求。在该公路项目的其中一个路段进行试验检测，对比、分析该路段应用水性环氧沥青封技术前、后的性能差异，最终确定水性环氧沥青的使用量为0.7kg/m2。在试验检测前，需要对抗滑系数、构造深度、渗水系数等指标进行全面检查，在涂刷与养护结束后，对整个试验路段实施性能参数检测，数据见表1。

表1 水性环氧乳化沥青封层养护前、后的路面性能对比

根据表1 中的数据分析发现，沥青路面应用水性环氧乳化沥青封层养护后，其深度与抗滑值都有明显升高，抗滑能力显著提升。经过检测发现，原路面渗水系数为255mL/min，应用水性环氧乳化沥青材料开展封闭处理后，达到了养护标准，这一技术可以防止水分进入到结构内，确保结构具备较高的防水能力，延缓了水损害等严重病害问题的发生，切实提升了路面结构的整体性与安全性，对路面结构的运行起到了积极作用。

4.2 路面病害预处理

通过对该工程的情况分析可以了解到，在试验路段内的沉陷结构上应用水性环氧乳化沥青材料进行填充处理，可以修复裂缝、坑槽等结构问题，确保不会出现严重的缺陷和质量问题。

在公路项目中，应结合病害问题的具体情况，实施养护处理，特别是对于有高等级路面要求或施工量比较大的工程项目，更要根据具体的病害问题状况进行分析和处理，以保证养护工作的顺利实施，大幅提升结构的质量水平。此外，为了保证水性环氧乳化沥青胶结材料和沥青路面结构的融合性达到要求，黏结能力满足标准，在项目实施前，应落实沥青路面处理工作，应用钢丝刷将表面存在的杂质清除干净，再使用高压水枪进行清洗，直至完全符合现场施工标准[5]。

4.3 水性环氧乳化沥青封层的施工过程

在该次工程项目的实施过程中，选择了一段3.6km 长的路段应用水性环氧乳化沥青封层材料进行施工，该路段宽度设定为9m，采取双向车道的设计方式。

在养护施工环节，先对一侧路段封闭处理，养护工作完成后，再对另一侧路段结构进行施工，以确保现场交通不会受到影响。想要保证路面表层结构的养护施工符合要求，做好现场材料的均匀性撒布极为重要。在开始撒布前，先选取一定长度的路段进行试验分析，确定各项技术参数，并结合工程的实际情况调整设备的喷嘴高度、喷射压力、撒布宽度、行驶速度等方面的参数，以确保整个路段结构的施工质量不会受到任何影响。当进行人工涂刷检测试验，确定材料的使用量为0.7kg/m2时，就能够满足路面各项性能指标的要求，而为了确保封层养护结构的厚度合格，一般会增加材料的使用量，以满足运行标准。

因此，将水性环氧沥青撒布设备的喷嘴高度设定为45cm，撒布宽度为4.25m，撒布车辆的行驶速度为10km/h，现场的水性环氧乳化沥青胶结材料的单次施工量在0.35～0.4kg/m2之间，以确保两侧的喷洒施工量达到0.7～0.8kg/m2的要求，整个养护施工路段内全部喷洒水性环氧乳化沥青材料，确保结构的厚度、均匀性符合工程要求，避免存在严重的质量问题和缺陷，达到养护技术标准要求。

4.4 施工效果

在该工程项目施工结束后，经过1年的运行，施工单位对该路面进行了质量检测，主要针对抗滑系数、渗水系数、构造深度等方面进行了检测，发现各项技术参数都符合工程要求。而后又间隔了半年的时间，进行了水性环氧乳化沥青封层结构养护施工效果分析测试，结果发现，整个基层结构的性能都得到了明显提升，特别是在夏季温度较高的环境下，并没有出现路面发软、熔化等严重问题，整个路面结构也没有发生分离、脱落等问题，表明路面性能比较优越。

5 结语

水性环氧乳化沥青封层技术在实践中的应用效果非常好。当路面出现麻面、松散等中等严重性的病害问题时，应用水性环氧乳化沥青封层施工后，路面质量水平较高，性能良好，同步应用撒砂技术进行施工时，路面表层结构的抗滑性明显提升。经过对实际案例进行分析发现，路面经过养护施工后表面性能得到了良好的改善，抗渗性、抗老化性明显提升，各项技术指标符合工程的运行标准要求，有效提高了交通通行质量。