环氧沥青混凝土在高速公路路面施工中的应用

2022-05-11马亮亮

交通世界 2022年11期

马亮亮

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

现阶段我国高速公路主要采用改性沥青混合料作为面层材料。改性沥青混合料中改性沥青的种类很多，包括SBS改性沥青、SBR 改性沥青、胶粉改性沥青以及环氧沥青等，不同的改性沥青有不同的性能，直接影响着沥青混合料的性能和沥青路面的质量[1]。环氧沥青混合料作为沥青路面材料，其可使环氧树脂与固化剂粘连，生成网状固化物，有效减少沥青在自然环境中的老化，延长高速公路路面使用寿命。本文依托某高速公路项目，以环氧沥青混凝土作为高速公路面层材料，探究环氧沥青混合料面层施工要点，为该类项目的施工提供参考。

1 工程概况

某高速公路全长27.93km，设计为双向四车道，时速80km/h。由于当地紫外线较强，沥青路面易在阳光照射下产生老化，为避免此类现象的发生，本项目计划采用环氧沥青混合料作为面层材料，路面详细结构如表1所示。

表1 路面结构层样式

2 工程实践

环氧沥青主要是由环氧树脂、固化剂以及助剂和沥青组成。本项目分别配制不同环氧体系、沥青比例的环氧沥青，环氧体系和沥青分别按1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5 进行配制，同时对配制好的环氧沥青进行室内拉拔试验，分析环氧沥青性能，选用最佳配比的环氧沥青进行混合料的拌和及施工[2]。

2.1 环氧沥青性能试验

按照上述要求，分别配制5组不同比例的环氧沥青，所选用的环氧树脂和固化剂的各项性能指标如表2～表3所示。

表2 环氧树脂基本性能指标

表3 多胺类固化剂理化性能指标

由表2～表3 可知，经检测后，所选固化剂和环氧树脂性能均满足规范要求。使用上述环氧树脂和多胺类固化剂以1∶1 的比例进行环氧沥青配制，分别配制上述5 种不同比例的环氧沥青，配制完成后进行室内拉拔试验。

按照规范要求，选用高黏结性的橡胶沥青成型300mm×300mm×50mm 的SMA-13 车辙板，在标准养护箱内养护7d后，切割成100mm×100mm×50mm 的试件，然后以0.5kg/m2的用量，涂抹环氧沥青[3]，用于拉拔试验。拉拔试验结果如图1所示。

图1 环氧体系掺量与材料黏结强度性能关系

由图1可知，随着环氧体系与沥青比值的增大，环氧沥青材料的黏结强度逐渐增大，当两者比例从4∶6 增加至5∶5时，黏结强度增加较小。说明当二者比例增加至一定程度时，随着比例的增加，黏结强度变化不大，逐渐趋于稳定。同时，随着二者比例的增加，黏结强度从0.2MPa 增加至0.9MPa，说明环氧树脂体系对于环氧沥青的性能影响较大。根据上述结果，本文拟采用环氧体系与沥青1∶1 的比例进行环氧沥青的配制，并使用该沥青进行混合料的拌和，用于试验和施工。

2.2 环氧沥青混合料性能试验

按照上述配比，配制的环氧沥青性能指标如表4 所示，项目所选集料为玄武岩，各项技术指标如表5所示。

表4 环氧沥青性能指标

表5 集料性能指标

由于本项目所在地区紫外线较强，年平均气温较高，因此作为高速公路面层，沥青混合料的高温性能必须满足规范要求。本文对不同油石比下的环氧沥青混合料进行室内高温稳定性试验，混合料级配设计如图2所示，试验结果如图3所示。

图2 级配设计

图3 油石比与稳定度的关系

根据上述高温稳定性试验结果可知，随着油石比的增大，混合料的稳定度逐渐减小。但并不能因此确定4.2%的油石比能发挥混合料的最优性能。查阅相关资料，沥青混合料只有在最佳油石比下才能保证更好地发挥其性能，而仅通过高温稳定性试验并不能确定最佳油石比，因此本文对不同油石比下环氧沥青混合料的性能指标进行检测，结果如图4所示。

图4 不同油石比下的混合料理化指标

根据上述试验结果，最终确定最佳油石比为5.5%，以此最佳油石比作为本项目面层材料的最佳油石比进行试验路的铺筑。

2.3 施工工艺

环氧沥青混合料的施工步骤如图5所示。

图5 环氧沥青混合料施工流程

应注意的是，环氧沥青混合料在生产时的温度应控制在160～180℃之间，拌和时环氧树脂与固化剂的比例为1∶1，环氧体系与沥青的比例为1∶1，三者在混合料拌和时一同投入搅拌锅中。混合料在运输过程中需在运输车外覆盖被褥，避免温度散失[4]；摊铺时需保证至少3 台摊铺机同时工作，防止沥青混合料在运输至现场后无法快速进行摊铺而导致温度下降，最终使得路面压实质量无法满足设计要求；碾压时应经过初压、复压、终压3个阶段，本项目采用的压路机、碾压遍数以及碾压时的温度要求如表6所示。