環氧瀝青混合料橋面鋪裝層施工參數確定與檢測分析

楊樹春

江蘇中基工程技術研究有限公司，江蘇 南通 226300

環氧瀝青混合料在我國的路面鋪設過程中的應用十分廣泛，該材料具有較強的耐腐蝕性，強度和剛度都較高，相比于基質瀝青混合料具有較高的穩定性和抗疲勞性能。該材料在20世紀60年代生產于美國和加拿大等西方國家，20世紀90年代我國開始了環氧瀝青混合料的研究，經過幾十年的大量試驗研究，取得了較為明顯的試驗成果，且該材料廣泛應用于橋梁的鋪裝層。環氧瀝青混合料的拌和采用溫拌技術，溫度控制在110～120℃，攤鋪時間應低于50min，可見環氧瀝青混合料對施工條件的要求較高。我國國土面積廣闊，跨越溫度帶較多，溫度差異較大，在進行施工時質量很難控制，因此施工過程中應對材料的施工時間、施工溫度等進行檢測。

1 混合料特性

1.1 熱固性

環氧瀝青混合料與普通混合料的不同在于環氧瀝青混合料在高溫條件下不會產生車轍，使用過程中在荷載的作用下其密實度不會產生較大的變化。該材料的這種屬性稱為熱固性。環氧瀝青混合料在進行級配設計時采用的是密級配，能夠確保其具有較好的壓實度，抗滑性能較好。在施工過程中表層混合料被磨損后，粗集料可形成強度較高的抗磨耗層。通過對環氧瀝青混合料與SMA瀝青混合料進行對比發現，環氧瀝青混合料做鋪裝層時，隨使用年限的增長，抗滑性能表現越來越好，而SMA瀝青混合料呈相反的變化規律。

1.2 孔隙率

環氧瀝青混合料密實度較高，同時具有較好的抗滑性能，配合比設計時孔隙率小于3%時，有利于提高材料的水穩定性和耐久性。

1.3 非線性疲勞

通過對試件進行疲勞試驗發現，該材料的疲勞性能呈非線性變化。當應變水平較低時，混合料的耐久性不會再出現損傷變化；當應變水平較高時，混合料的耐久性損傷程度加快。

1.4 裂縫自愈合能力

環氧瀝青由于自身存在熱固性，因此材料的自愈合能力較差，當鋪裝層產生裂縫后，環氧瀝青混合料不會進行自我修復，而是表現出松散等病害。對裂縫進行相應的修補后可繼續使用，但裂縫的產生會影響路面的使用年限。

2 施工參數的確定

2.1 溫度的確定

混合料的和易性主要受瀝青黏度的影響，而瀝青黏度的影響因素有很多，主要有施工溫度和施工時間。為確定溫度變化對環氧瀝青黏度的影響，文章對該材料的溫度變化進行了相應的分析，試驗中設定溫度分別為160℃、170℃、180℃、190℃，通過收集不同溫度下，材料黏度隨時間變化的數據來確定施工溫度。數據處理結果如圖1所示。

圖1 黏度變化圖

通過圖1中的曲線變化可知，當溫度保持不變時，時間增長時，環氧瀝青的黏度表現出增長的趨勢；增長速率最快的時間段集中于20～40min，且變化規律呈線性變化。40min以后，黏度速率開始緩慢增長。通過不同時間段的縱向比較可知，當溫度為160℃時，黏度增長較快，速率增長也較快。根據材料和易性指標的要求，黏度不應大于3000mPa·S，根據圖1中各條曲線的變化規律可知具體施工時，環氧瀝青混合料的溫度應控制在170～190℃，溫度較高會使瀝青出現老化現象。

2.2 施工時間的確定

對環氧瀝青混合料的耐久性和抗滑性進行綜合分析，并對材料的級配進行合理選擇，以上礦料級配進行馬歇爾試件的制備，通過控制瀝青用量來組成不同組的馬歇爾試件，然后進行相關試驗，通過配合比設計可知混合料的最佳油石比為7.2%。

在設計混合料配合比時，主要的影響指標為空隙率和穩定度。環氧瀝青混合料的設計要求為空隙率不大于3%、穩定度不小于40kN。結合項目特點，施工溫度應選擇175℃，施工時間為30～120min，試件在標準條件下養護后得到的空隙率和穩定度的變化如圖2、圖3所示。由圖2可知，當時間為30min時，對應空隙率為2.4%；當時間為120min時，對應空隙率為3%。通過數值變化規律和規范要求可知滿足空隙率小于3%的要求。由圖3可知，當時間為30min時，對應穩定度為49kN；當時間為120min時，對應穩定度為97kN。通過數值變化規律和規范要求可知，環氧瀝青混合料滿足穩定度大于40kN的要求。

圖2 空隙率變化圖

圖3 穩定度變化圖

2.3 強度變化

混合料強度的變化主要受施工溫度和施工時間的影響較大，文章為確定溫度和時間對混合料強度影響變化規律，進行了以下試驗：研究對象為在175℃條件下由混合料制備而成的試件，保溫時間分別設定為30min、60min、90min、120min，對試件的強度、穩定度進行測定，試驗結果如表1所示。

表1 試驗結果

由表1可知，混合料的成型溫度相同時，保溫時間對混合料強度的影響不大。在施工過程中為保證混合料的壓實效果，應盡早進行攤鋪碾壓。

3 質量檢測

3.1 工程概況

文章依托于城市建設中的某大橋，該橋長度為420m，寬度為39m，結構采用現澆箱梁。鋪裝層采用環氧瀝青混合料。施工前已對相關施工參數進行確定，且對混合料進行優化（EA-10優），完工后對以下指標進行檢測：構造深度、抗滑系數、層間黏結狀況。

3.2 檢測結果分析

在進行橋梁鋪裝層施工時，選取長50m、寬15m的試驗段，相關指標檢測結果如表2所示。

表2 檢測試驗結果

由表2可知，進行級配優化后鋪裝層的構造深度由0.42mm增加到0.55mm，抗滑系數由48增加到61，且層間黏結狀態良好，說明橋面鋪裝層符合規范要求。

4 結論

文章通過對環氧瀝青混合料進行分析，得出了以下結論：（1）該混合料具有熱固性、孔隙率小、非線性疲勞變化、自愈合能力差的特性；（2）環氧瀝青混合料的施工溫度應控制在170～180℃，施工時間應為30～120min，通過試驗證明，在該時間段內，瀝青混合料的穩定度和孔隙率符合要求。通過對強度進行研究表明，材料的保溫時間對混合料強度影響不大；（3）經工程實例對混合料的質量進行檢測后表明，優化后的混合料的構造深度、抗滑系數均有所提高，層間黏結狀態良好。