环氧沥青磨耗层施工技术在公路养护中的应用

环氧沥青磨耗层施工技术在公路养护中的应用

张尊伟

身份证号码： 53312219790207****

德宏公路局 云南德宏州 678400

摘要：高速公路的建设和养护对我国的经济发展具有非常重要的促进作用。为了将高速公路长期使用过程中产生的噪音问题以及裂缝问题解决，需要重视加强高速公路养护过程中磨耗层施工技术的应用。根据高速公路的特点以及磨耗层施工技术的应用范围进行技术匹配和选择磨耗层施工技术，以提高高速公路的养护水平，对高速公路的病害情况进行有效控制，保证高速公路使用的寿命。本文具体分析环氧沥青磨耗层施工技术在公路养护中的应用，以供参考。

关键词：公路养护；磨耗层施工技术；预防性养护

引言

在交通运输过程中，高速公路的路面承担着车辆的冲击，是车辆运行的重要载体。路面养护逐步成为当前高速公路养护部管理部门一个非常重要的内容，如果养护措施使用不合理，不单单会对养护资源产生浪费，还会导致高速公路的使用寿命下降，造成一些社会问题。因此需要采取合理的养护策略，对高速公路进行正确的养护，以便使高速公路的使用寿命提升。

1 高速公路预防性养护的意义

伴随当前高速公路快速发展，高速公路的使用年限和通车里程也在逐步增加，而由于我国经济发展，运输行业大量使用重型汽车，对路面产生严重的碾压，导致路面的服务功能和质量大幅度下降。很多高速公路的使用寿命无法达到其设计的年限要求，需要加强针对性的养护。当前对高速公路进行预防性养护的技术很多，但是很多技术具有一定的局限性，比如说使用铣刨加铺罩面的方法进行养护时，会产生大量废物，如果不对其进行有效回收，可能会出现严重的污染，而微表面处理对施工的要求较高，使用条件较为苛刻。环氧沥青罩面需要通过特供高黏改性乳化沥青材料和一些专门的设备会消耗大量的能源，而且污染较为严重。这些技术虽然具有一定的效果，但是施工过程中无法与我国的气候条件相适应，成本较高。本文提出一种环氧沥青材料与碎石封层结合的环氧沥青磨耗层公路养护技术。该技术主要是将沥青环氧树脂和一些固化剂依照一定比例进行混合，最终固化产生不可逆的热固材料。相比于普通的沥青，环氧沥青技术应用过程中具有较好的力学性能如较强的抗老化性和良好的耐久性，但是碎石封存技术需要使用专门的设备完成沥青粘结料和单粒径集料的处理技术要求较高。环氧沥青磨耗层施工技术集合了环氧沥青和碎石封存技术的优点，具有抗滑、封水、低噪等诸多性能，可以使路面的使用寿命大幅度延长。

2 环氧沥青磨耗层施工技术的特点

环氧沥青磨耗层施工技术的特点如下：

首先在施工过程中不会耗费大量的时间，可以确保高速公路养护工作的有效进行，可以在短时间内完成施工，是因为公路维护而导致的出行不便减少，并且在养护过后可以为人们提供一个便捷舒适的行车体验。

其次该技术性能良好，在实际应用过程中可以使公路养护的施工工序和施工环节逐步简化，并且减少施工材料的浪费和损耗，使施工成本得到有效控制。另外可以依照高速公路的具体情况和损耗特点进行针对性的维护，使养护效果大幅度提升。

第三该技术应用过程中可以对原路面进行加固，减少路面深刨等程序，这样可以减少因为公路维护而对周边环境产生的污染。对比环氧沥青磨耗层施工技术和传统热沥青照面技术，可以发现，环氧沥青磨耗层技术应用过程中可以使上面层和下面层进行有效连接，具有较强的连接性和防水性，可以减轻渗水对公路路基的影响。另外在施工过程中使用单级配混合料，可以使路面的平整度大幅度提高，有效对路面病害进行修复。该技术的排水防滑性能较强，可以使雨天行车产生的安全事故概率降低，保障雨天的行车安全。

3 材料性能研究

在抗裂磨耗层施工过程中涉及到纤维增强性树脂胶结料和高渗透性树脂，下面对其性能进行具体分析。

3.1渗透性能

为了对树脂类材料的渗透性进行有效评价，主要使用砂介灌胶法试验技术在实验过程中以高度为54毫米的单粒径砂样为基础，分析渗透能力。通过渗透性试验分析发现，高渗透性树脂的渗透深度可以达到37毫米，符合国家标准。对养护材料渗透深度超过15毫米的具体要求。这种材料在应用过程中可以有效地使铺装空隙和封闭缝合具有较强的渗透性和强度，可以使铺装强度有效提升。

3.2粘结性能

环氧沥青铺装和抗裂磨耗层的粘结强度较高，在施工过程中可以有效的实现二者的粘结，形成整体。这样就不容易出现剥离、起皮等病害。通过拉拔试验对下层高渗透性树脂和环氧沥青铺装表面的粘结能力进行评价，具体的结果如下所示。

图1 不同养护材料与环氧沥青砼的粘结强度试验结果

对图1数据进行分析，高渗透性树脂和环氧沥青砼的拉拔强度能够达到8MPa，其强度最高。与此同时拉拔后产生的断裂面主要位于环氧沥青砼的内部，而RA型和RB型树脂沥青高分子材料和环氧沥青砼在拉拔过程中，其强度主要为4.5MPa和5MPa。常规路面用雾封层材料，比如说 S型和G型沥青雾封层，其拉拔强度主要在2.7MPa和1.5MPa；渗透性树脂和环氧沥青铺装表面粘结性较高，在任何条件下不容易出现脱层或者起皮的问题，综合分析效果最好。

3.3变形协调性

抗裂磨耗层变形能力较高，能够和钢桥面铺装变形情况有效协同，依照国家标准相关要求对高渗透性树脂和纤维增强型树脂进行断裂拉伸试验，具体如下表所示。在常温23℃下，高渗透性树脂的拉伸强度为22.2MPa，增强型树脂的拉伸强度为16.84MPa。断裂延伸率主要可以达到68%和85%，在抗变形能力和抗裂强度较高。

表1常温下环氧树脂断裂拉伸试验结果

对低温条件下树脂类材料的变形性能会逐步减小，模量会增大，会导致其和刚桥面铺装的变形协调性受到一定的影响，而通过弯曲试验可以进一步了解环氧树脂材料低温条件下的，变形协调性。在实验过程中主要将长度为100毫米、宽度为50毫米、厚度为0.3毫米的薄钢片磨光，接着将环氧树脂涂布其中，并且置于室内常温养生。在试件逐步固化之后，将其放置于低温环境4小时，温度在零下10℃，然后进行低温弯曲试验。在试验过程中快速将试验板弯曲180度，对试验板进行观测，了解试验板表面的情况是否产生裂纹。通过实验分析发现纤维增强性数值和高渗透性数值，在低温条件下与钢板骤然弯曲180度后，没有产生明显的开裂。由此可见其低温抗裂能力较好，与此同时渗透性树脂和纤维型增强树脂具有一定的强度及协同钢桥面铺装变形能力，而且在低温和常温条件下抗裂性均较好。

3.4施工和易性

综合分析大跨度桥梁交通封闭压力较大，需要抗裂磨耗层施工过程中养生时间较短，能够在施工后快速放开交通。与此同时需要保证具有较长的施工可操作时间，防止胶结料混合后快速反应，影响后续施工进行。在此过程中还需要保证数据材料的初始粘度较低，刮涂方便。具体分析树脂材料的施工合理性数据如下所示。

表2环氧树脂的施工和易性

通过数据分析可以发现纤维增强型树脂和高渗透性物质的可操作时间较长，而且均具有较低的粘度，固化时间较短，非常适合施工使用。其中纤维增强型树脂在常温条件下4小时可以完成固化。渗透性数值稍长，在常温条件下8小时可以固化。在施工过程中，总体养生时间也只需要两天，非常符合快速养护施工的要求。

3.5抗滑性能

环氧沥青砼是一种典型的悬浮密实型混合料，其抗滑性能相对较差，但是铺装过程中构造深度较小，分析研究环氧树脂的抗滑性发现其有较大的构造深度，可以达到1毫米左右，使环氧沥青铺装的抗滑性能大幅度提升，可以显著提升交通安全性，使行车制动过程中刹车的距离缩短。另外其在雨天、雪天的抗冰冻效果非常明显，可以做到雨雪天表面不积雪、积冰，具有较好的行车安全保障。

4 工程概况

某高速公路在主线沥青路面结构铺装过程中，下面层所使用的主要是4cmAK-13B，中面层使用的是6cmAC-20I，上面层使用的是 7cmAC-25I。随着我国经济快速发展，该高速公路的年交通量增长率均超过15%，虽然其施工过程中非常重视沥青路面的铺设，总体性能较为稳定，但是个别路段出现路面抗滑性指数下降等问题。尽管在后期维护过程中使用了雾封层、环氧沥青罩面等预防性养护技术，但是因为施工时间施工条件要求不一，造成路面抗滑性能衰减速度过快。有鉴于此，拟使用环氧沥青磨耗层进行试验性施工。通过选择相关路段，并且对环氧沥青洒布量进行调整。分析研究预防性养护工艺，在高速公路的适用性。在辅助后对施工工艺、施工成本和工后路面性能等参数进行分析。

5 环氧沥青磨耗层施工工艺

环氧沥青磨耗层先通过封层车将单粒径碎石和环氧沥青洒布于原路面，而后通过压路机完成碾压，在此过程中使用负压将一些多余碎石吸走，而后完成养生和清扫等工作。这样可以在路面上产生一个具有封水、抗滑效果的薄层罩面。在施工结束两小时后就能够放开交通，能够大幅度提升施工效率。减少由于施工对交通产生的影响。在操作过程中具体的施工工艺如下所示。

5.1 材料准备

5.1.1 环氧沥青

在试验路段主要通过双组份环氧沥青复合材料进行施工。施工时，环氧沥青组分主要为表氯醇和双酚A。化学反应之后产生的液态双氧树脂。环氧沥青B组分主要有添加剂、固化剂和沥青等构成。

5.1.2 碎石

碎石的要求不高，可以就近去拆采集，使用强度较高、质地坚硬的玄武岩破碎产生的单一粒径碎石。其压碎值在18以下，针片状颗粒量在5以内。在此次试验过程中主要使用河源芙蓉石场的灰绿岩，通过机械加工处理后达到铺装要求。

5.2 沥青洒布

在沥青洒布前需要将路面清洗干净，确保路面没有积水。在环氧沥青洒布车时，施工过程中需要将混合后的环氧沥青，依照一定的纱布量在试验路段的主车道均匀撒布。在行驶过程中还需要及时观测压路机的情况和碎石的撒布情况，对行驶速度进行调整，保证二车的施工间距符合要求。与此同时在环氧沥青预热过程中通过专用设备加热 a组分至85℃到95℃，B组分加热到140℃，依照比例混合a组份和B组分，与环氧沥青材料厂家的使用说明相结合，对施工路段的环氧沥青使用时间和温度进行控制，具体如下表所示。

表3 环氧沥青A、B组分施工温度和时间控制标准

5.3 碎石撒布

通过碎石封层车对碎石进行散布。散布过程中不应露出沥青，保证厚度一致，撒布均匀。如果发现缺边空白等，需要通过人工处理的方式进行完善，并且及时关注沥青机具。在撒布过程中需要加强现场管理，控制两车的距离在10米以内，确保碎石和沥青的粘结温度符合要求。

5.4 碾压

在碎石撒布工作结束后，使用胶轮压路机完成碾压。碾压过程中需要保证碎石均匀嵌入到环氧沥青层当中，确保其和环氧沥青有效粘结，在碾压时需要保证压路车，紧紧跟随洒布机，确保碾压的结果符合要求。

5.5 回收碎石

在胶轮压路机完成碾压并且进行两小时静止后，等环氧沥青初步固化后，通过清扫车清扫、吸走未粘结的碎石。

5.6 开放交通

环氧沥青初步固化后，碎石在碾压过程中会在环氧沥青层当中均匀嵌入，使其具有一定厚度的环氧沥青磨耗层罩面。在碎石回收结束后，对试验路段进行观测，在符合一定要求后可以开放交通。

5.7 施工路段检测

在施工前后需要分别对原路段以及环氧沥青磨耗层的施工路段的参数进行检测，具体有渗水系数和抗滑性能。在施工结束后分析检测发现环氧沥青磨耗层的抗滑摆值 BPN 大幅度上升，而且基本不渗水。在施工结束后，环氧沥青磨耗层的路段横向力系数和原路段相比提升了15%，由此可以发现环氧沥青磨耗层具有较好的防水抗滑效果。

6 效益分析

6.1 社会效益

环氧沥青磨耗层的力学性能较为优异，而且具有较强的耐疲劳和高温稳定性，广泛应用于高速公路路面施工养护，可以使道路的使用寿命大幅度延长，控制路面的病害情况出现。在施工过程中需要注意对拌和温度进行有效控制，加强现场管理，以提升施工效果。由于环氧沥青磨耗层的施工无沥青烟和其他挥发物，因此不会对周边环境产生影响，而且所使用的材料均为节能低碳环保型材料，符合当前社会发展的需求。

6.2 经济、安全效益

环氧沥青磨耗层施工过程中每平方米的造价在18元到32元左右，尽管比雾封层和微表处的养护工艺造价高，然而具有较好的路用性能。在相同路面预防性养护设计要求下，能够使路面的抗滑性能大幅度提高，并且控制大修年限，使行车的舒适性和安全性提高，具有较好的经济效益。

结束语

相比于传统的薄层罩面技术，环氧沥青磨耗层施工技术能够大幅度节约成本，提高施工质量，符合当前环保降噪低碳的要求值得推广和使用。

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