環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工參數確定與檢測分析

李劍輝

摘要：文章分析了環氧瀝青混合料鋪裝層的主要技術特點，確定了施工溫度、施工時間等環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工參數，分析了時溫對環氧瀝青混合料強度的影響，討論了最佳養護時間，并通過某在建大橋環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工實踐，對橋面鋪裝層厚度、構造深度、摩擦系數、混合料級配及層間結合情況進行檢測分析。結果表明，各參數滿足規范要求，施工質量合格。

關鍵詞：環氧瀝青混合料;橋面鋪裝層;施工溫度;施工時間;時溫

0 引言

環氧瀝青混合料強度高、剛性大，具有良好的抗腐蝕性、穩定性和抗疲勞特性等優秀的使用性能，在國內橋梁鋪裝中得到了廣泛的應用。20世紀60年代，環氧瀝青混合料起源于美國和加拿大，并得到了廣泛的應用。我國于20世紀90年代開始研究環氧瀝青混合料，在30年的研究中取得了大量的成果，并在我國多座橋梁進行了應用。目前，國內橋面鋪裝層選用的環氧瀝青混合料多采用溫拌工藝，出料溫度必須控制在110℃～120℃，且施工時間不得超過50min，對施工條件要求苛刻，控制難度大，近年來普遍應用熱拌環氧瀝青混合料。針對我國復雜的氣候條件，對環氧瀝青混合料施工提出了很多新的更高的要求。為了保證熱拌環氧瀝青混合料的施工質量，在施工過程中對環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工溫度、施工時間、最佳養護時間等施工參數進行檢測，并對檢測結果進行分析，驗證其適用性。

1 環氧瀝青混合料主要技術特點

1.1 熱固性

環氧瀝青混合料鋪裝層屬于熱固性材料，其表面構造與發展變化趨勢與普通瀝青混合料不同。環氧瀝青混合料鋪裝層不會出現高溫車轍，在使用過程中也不會產生進一步壓密。環氧瀝青鋪裝層采用密級配設計，初期構造深度較小，微觀、細觀紋理良好，抗滑性能好。由于環氧瀝青混合料具有熱固性，在使用過程中不會產生壓密現象，當鋪裝層表面的細料磨損后，粗集料露出形成良好的表面構造。集料耐磨性越好，鋪裝層表面的抗滑性能越好。有學者將環氧瀝青橋面鋪裝層抗滑性能與SMA瀝青混合料做了對比試驗，發現環氧瀝青橋面鋪裝層抗滑性能逐年增強，而SMA瀝青混合料呈逐年下降趨勢。

1.2 空隙率較低

由于環氧瀝青混合料具有熱固性，混合料不需要預留瀝青熱脹孔隙，為了提高鋪裝層的強度、水穩定性和耐久性，空隙率設計≤3%。因此，環氧瀝青混合料鋪裝層基本上可以達到不透氣、不透水的要求，但當有水或油進入鋪裝層時，很容易出現空鼓病害。

1.3 非線性疲勞性能

通過四點疲勞試驗，得出環氧瀝青疲勞特性具有明顯的非線性。當低于一定的應變水平時，環氧瀝青混合料的耐久性特征不再損傷。當高出一定的應變水平時，環氧瀝青混合料模量損傷加快。因此，在橋梁使用過程中，應嚴格控制車輛超載。

1.4 裂縫不能自修復

由于環氧瀝青具有熱固性，環氧瀝青混合料鋪裝層出現裂縫后，不會自行修復，而普通瀝青混合料具有裂縫自修復性能。環氧瀝青混合料韌性強，開裂后不會出現快速松散、坑槽等病害，采取灌縫處理后一般可使用3年以上。

2 環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工參數確定

2.1施工溫度的確定

施工溫度直接影響環氧瀝青材料的黏度，進而影響環氧瀝青混合料的施工和易性。為合理確定施工溫度，對環氧瀝青的溫度特性進行了研究，并分別在不同的施工溫度下分析環氧瀝青材料的黏度，同時收集數據進行對比分析（如圖1所示）。

通過對圖1曲線變化情況分析可知，在一定的施工溫度下，環氧瀝青的黏度隨時間的增加而增加，20～40min黏度增長速度較快，且黏度增量與時間呈線性關系，40min以后黏度增長速度變緩。當施工溫度為160℃時，由于溫度較低，降溫快，黏度增加速度較其他三個溫度條件增加要快。

考慮到環氧瀝青施工和易性的要求，混合料黏度最好不超過3000MPa·s，按照圖1曲線分析結果，環氧瀝青混合料施工溫度范圍應選擇170℃～190℃。考慮到施工溫度過高會造成瀝青老化，建議混合料施工溫度為170℃～180℃之間。

2.2 施工時間的確定

為提高橋面鋪裝層的使用壽命，本項目采用細粒式環氧瀝青混合料。但細粒式混合料會減小橋面鋪裝層表面構造深度，進而降低路面抗滑性能。綜合考慮橋面鋪裝層耐久性、抗滑性能要求，并兼顧鋪裝層恒載限制，本項目橋面鋪裝層環氧瀝青混合料級配選擇如表1所示。

按混合料配合比設計配制環氧瀝青混合料，制作馬歇爾試件，并充分考慮施工現場與實驗室之間的環境差異，對馬歇爾試件的各方面性能進行全面分析，確定混合料最佳油石比為7.2%，試驗數據見表2。

空隙率及穩定度是影響環氧瀝青混合料配合比設計的重要指標，應根據設計要求進行選用。按照相關規范設計要求，環氧瀝青混合料固化試件的空隙率≤3%，穩定度≥40kN。結合上述施工溫度相關研究結果，環氧瀝青混合料最佳施工溫度范圍為170℃～180℃，本項目研究中選擇175℃。通過馬歇爾試驗研究確定混合料的最佳施工時間，結合實際施工過程，環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工時間范圍為30～120min。分別將制作好的馬歇爾試件放入175℃的烘箱中保溫一定時間后進行擊實，成型后放入175℃的烘箱中養護2h，分別檢測空隙率和穩定度，并分別繪制隨時間變化曲線，如圖2和圖3所示。

分析圖2變化曲線可知，時間為30min時，空隙率檢測值為2.4%;時間為120min時，空隙率檢測值為3.0%，滿足規范要求的≤3%的要求。分析圖3變化曲線可知，養護時間為30min時，穩定度檢測值為49kN;養護時間為110min時，穩定度檢測值達到最大，約為101kN;時間超過110min后，穩定度檢測值有所下降，120min時檢測值為97kN。因此，施工時間不得超過120min，此時空隙率和穩定度均滿足要求，且混合料施工時間最長可達到120min。綜合考慮各方面因素的影響，橋面鋪裝層環氧瀝青混合料施工最佳時間范圍為40～120min。

2.3 時間和溫度對TAF環氧瀝青混合料強度的影響

為確定時間和溫度對環氧瀝青混合料強度的影響，選取175℃混合料作為試驗對象，制作試件，分別保溫30min、60min、90min、120min，并對混合料強度和穩定度等指標進行檢測。檢測結果如表3所示。

分析表3數據可知，相同溫度的環氧瀝青混合料，保溫時間長短對混合料強度的影響較小。為了保證環氧瀝青混合料橋面鋪裝層壓實質量，防止溫度下降造成鋪裝層壓實不足，施工中應盡快完成碾壓工作。

2.4 最佳養護時間確定

環氧瀝青混合料最佳養護時間的確定與其強度隨時間的增長規律有關，可通過試驗確定。與普通瀝青混合料不同，環氧瀝青混合料應根據混合料強度隨時間的變化規律確定最佳養護時間。選取有代表性的環氧瀝青混合料，出料溫度為175℃，施工時間為40～120min，制作馬歇爾試件并在常溫下養護7d，同時在養護期間檢測混合料的毛體積密度、空隙率及劈裂抗拉強度，分析混合料強度隨養護時間的增長規律。檢測數據見表4。

分析表4數據可知，空隙率和毛體積密度受養護溫度和養護時間影響很小，混合料強度隨養護時間不斷增長，且前4d增長快，后期放緩。常溫下養護4d后馬歇爾試件達到了設計強度，綜合考慮各方面影響因素，環氧瀝青混合料常溫下最佳養護時間確定為4d。

3 施工質量檢測結果分析

3.1 依托項目概況

某橋梁是城市快速路改造項目中的一座大橋，橋梁全長426m，橋面設計寬度為39m，采用雙向通車，為鋼筋混凝土現澆箱梁。箱梁施工采用懸臂掛籃施工，最大跨度達到128m。橋面鋪裝層設計采用環氧瀝青混合料。施工前通過試驗確定施工參數，并對鋪裝層混合料級配進行優化（EA-10優），完工后對構造深度、摩擦系數等指標進行檢測，保證施工質量。橋梁施工期為夏季，該地區夏季最高氣溫為37.6℃，歷史最低氣溫為-4℃，月平均最高氣溫為27.3℃，橋面鋪裝層材料設計溫度為-6℃～64℃。

3.2 橋面檢測結果分析

橋梁施工過程中，選取橋梁合龍段左右各50m，15m寬的環氧瀝青混合料鋪裝層作為試驗路段，分別對橋面鋪裝層厚度、構造深度、摩擦系數、混合料級配及層間結合情況進行檢測。檢測結果詳見表5。

通過對表5數據分析可知，級配優化后的環氧瀝青混合料鋪裝層構造深度和抗滑系數都有一定程度的提高，分別由原來的0.42、48提高到0.55、61，達到了規范要求。檢測結果表明，層間結合效果良好，綜合說明橋面鋪裝層施工質量合格。

4 結語

本文基于某大橋環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工實踐，建立試驗段確定施工溫度、施工時間、最佳養護時間等施工技術參數，并對施工后各參數進行檢測，得出以下結論：

（1）通過試驗分析不同溫度下環氧瀝青混合料黏度隨時間的變化規律，得出混合料施工溫度在170℃～180℃之間。

（2）在175℃溫度下通過馬歇爾試驗確定空隙率和穩定度隨時間的變化規律，分析后確定混合料的最佳施工時間范圍為40～120min。

（3）選取175℃的環氧瀝青混合料，制作馬歇爾試件并在常溫下養護7d，觀察混合料強度隨時間的變化情況，確定最佳養護時間為4d。

（4）對試驗段完工后的橋面鋪裝層厚度、構造深度、摩擦系數、混合料級配及層間結合情況進行檢測。試驗結果表明，各指標滿足規范要求，施工質量合格。[JP]

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