溫拌環氧瀝青混合料在公路施工中的應用

摘要 為了研究溫拌環氧瀝青混合料在公路施工中的應用，該文通過對其原材料、配合比設計、施工工藝及路用性能進行詳細分析，確定了最佳油石比，并依托實體工程驗證了其優越性。結果表明：溫拌環氧瀝青混合料具有優異的高溫抗車轍、低溫抗裂及耐油性能，施工效果顯著，有效延長了路面使用壽命，減少了維修頻率，對提升公路建設質量具有重要意義。

關鍵詞 公路工程；溫拌環氧瀝青混合料；施工技術

中圖分類號 U415 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0106-03

0 引言

溫拌環氧瀝青混合料作為一種新型的路面材料，正逐步在公路施工中得到廣泛應用。由于其獨特的化學組成和物理特性，溫拌環氧瀝青混合料不僅在高溫條件下具有出色的抗車轍性能，而且在低溫環境中同樣表現出良好的抗裂能力[1]。相比傳統熱拌瀝青，溫拌環氧瀝青混合料在施工過程中可以顯著降低能耗，減少有害氣體的排放，體現出綠色環保的優勢。此外，溫拌環氧瀝青的施工溫度較低，有助于改善施工現場的工作環境，提升施工效率。因此，該文通過對環氧瀝青混合料進行設計和試驗，確定了最佳油石比，并依托實體工程進行工程應用，詳述了環氧瀝青路面施工的工序和質量控制要點，為延長路面使用壽命，減少維修頻率提供了新的技術手段。

1 原材料及配合比設計

1.1 原材料

（1）環氧瀝青

環氧瀝青是一種改性瀝青材料，主要由A組分（環氧樹脂）和B組分（固化劑、瀝青、增塑劑等）材料按照一定配比組合而成，分別對A組分、B組分和環氧瀝青的技術指標進行相關試驗[2]。試驗結果如表1所示。

（2）集料

集料選用某采石場生產的輝綠巖，根據規范要求對每一檔粒徑的集料關鍵指標進行試驗，結果均滿足要求。

1.2 級配設計

在環氧瀝青混合料的級配設計時，為確保在構建穩定的骨架結構的同時，瀝青膠漿能夠有效填充骨架間的空隙，提高混合料的抗滑性能和密水性能。根據《道路與橋梁鋪裝用環氧瀝青材料通用技術條件》（GB/T 30598—2014）的標準，設計空隙率應控制在5.0%以內。因此，該文選擇3.5%作為設計空隙率。

1.3 混合料施工工藝

環氧瀝青混合料的拌和溫度和工藝對于確保混合料的性能至關重要，首先，需要將環氧瀝青的A組分加熱到80℃～90℃，B組分加熱到115℃～120℃，同時，將礦料加熱到120℃。按照設計比例將加熱后的環氧瀝青A組分和B組分混合，并將加熱后的礦料加入環氧瀝青混合物中，拌和溫度控制在120℃[3]。環氧瀝青混合料制備工藝流程如圖1所示。

1.4 沖擊韌性試驗

按照上述的施工工藝，對4.8%、5.1%、5.4%、5.7%、6.0%五個不同油石比下的環氧瀝青混合料進行拌和，并使用輪碾成型機制備出規格為300 mm×300 mm×50 mm的板塊狀試件，并在120℃的烘箱中保溫6 h，然后將試件切割成250 mm×30 mm×35 mm的小梁試件。切割后的試件放入15℃的恒溫箱中養生4 h，養生完畢后采用MTS試驗機對試件進行沖擊韌性測試，加載速率為500 mm/min。試驗結果如圖2所示。

分析圖中的數據，可以看出不同油石比對油品沖擊韌性的影響顯著。隨著油石比的增加，環氧瀝青混合料的沖擊韌性呈現穩步上升的趨勢，說明油石比與沖擊韌性呈正相關關系。在油石比相對較低時，沖擊韌性的增長幅度大，可能是因為瀝青含量和瀝青膜厚度的增加，顯著改善了瀝青與礦料之間的黏結力，使得混合料在受到沖擊時能具備更高的抗破壞能力[4]。而當油石比增加至5.4%后，沖擊韌性的增長幅度逐漸減小，甚至趨于穩定，在這個階段，瀝青含量的增加仍然對沖擊韌性有正面影響，但由于瀝青膜厚度已經達到相對飽和的狀態，進一步增加瀝青含量對礦料間黏結力的提升效果不再顯著。

1.5 路用性能試驗

從上述沖擊韌性試驗可以得出油石比為5.4%時，基本滿足要求。因此，初步選用5.4%和5.7%兩個油石比進行瀝青混合料馬歇爾穩定度、高低溫性能和水穩定性試驗。其中馬歇爾穩定度試驗是將拌和好的混合料擊實成型后，放置在120℃恒溫下養生12 h后，對固化的混合料進行馬歇爾體積、穩定度和空隙率檢測。試驗結果如表2所示。

總體上分析可知，所有試驗項目的結果均滿足技術要求，表明這兩種油石比下的環氧瀝青混合料均具有良好的路用性能。此外，油石比的變化對材料的各項性能指標產生了一定影響，其中5.4%油石比下的混合料在穩定度、動穩定度和彎拉應變方面性能更優，而5.7%油石比下的混合料流值和瀝青飽和度更高，說明自由瀝青越高，對混合料的抗車轍變形能力越不利[5]。

1.6 耐油性試驗

針對環氧瀝青在航空跑道、高速公路等需要高耐久性場合的應用場景，為了驗證其在燃油環境下的穩定性和耐久性，將環氧瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料一同浸泡在柴油中48 h，對比浸泡前后的質量變化和殘留穩定度，為環氧瀝青混合料在實際工程中的應用提供科學依據。試驗結果見表3。

分析可知，油石比為5.4%和5.7%的環氧瀝青混合料在柴油中浸泡48 h后，質量損失均較低，表現出良好的抗燃油侵蝕能力。此外，環氧瀝青混合料的殘留穩定度均在50%以上，說明環氧瀝青混合料在燃油環境下仍能保持較好的力學性能。但不同的油石比對環氧瀝青混合料的殘留穩定度也存在一定影響，油石比越高，混合料的殘留穩定度也越高，說明環氧瀝青用量的增加提高了混合料的耐油性。而與環氧瀝青混合料相比，普通改性瀝青混合料在燃油環境下的質量損失較大，且集料出現松散，無法進行馬歇爾穩定度試驗。

1.7 最佳油石比確定

結合環氧瀝青混合料的沖擊韌性試驗、路用性能試驗和耐油性試驗結果，同時兼顧經濟性，最終選擇5.4%油石比進行生產施工。

2 工程應用

2.1 工程概況

該項目依托某高速公路改擴建工程，該高速公路日均交通流量大，重載車輛頻繁，傳統的瀝青混合料在高溫季節易發生車轍變形，在低溫季節易產生裂縫，影響行車安全和舒適性。因此，為了提升道路的承載能力和使用壽命，項目決定采用環氧瀝青混合料進行路面鋪裝。

2.2 拌和樓改造

針對環氧瀝青混合料的特殊材料，合理設計輸送管道系統和加熱系統至關重要。鑒于A組分用量低，可以采用專門容器儲存，而B組分用量大，可以使用原瀝青罐儲存。A、B組分在輸送前通過導熱油加熱至適宜溫度，加熱系統應精確控制溫度，避免過熱或溫度不足。采用電機與流量計精確控制計量，電腦系統按設定比例自動調節A、B組分噴射量，并設置循環流動系統，防止瀝青在管道中硬化或堵塞，從而提高施工質量和效率。

2.3 拌和與運輸

采用5 000型間歇式拌和樓生產環氧瀝青混合料，并在拌和樓安裝傳感器，精準控制及自動記錄、保存材料用量、溫度等參數，以便后期進行數據分析和質量控制。通過加熱控制系統設置瀝青罐的加熱溫度為140℃，集料干拌6 s后，加入環氧瀝青濕拌38 s，確保混合料充分攪拌均勻。根據環境溫度和濕度調節加熱滾筒的火焰風門大小，控制熱料溫度在105℃～115℃，出料溫度在110℃～120℃之間，避免溫度過高或過低影響混合料質量。根據生產和前場攤鋪速度要求，調整混合料的攪拌頻率，將每鍋的產量設定為4.5 t。

為了減少混合料的離析，采用“前、后、中、前補、后補”的順序裝料，并控制車表面溫度在110℃～115℃。充分利用拌和樓成品料倉的保溫功能，減少混合料在存儲過程中的溫度損失，每輛料車的裝載量控制在40 t左右，避免裝載過多導致溫度下降過快。最后，通過優化生產流程，定期檢查和維護拌和樓及附屬設備，定期校準傳感器和數據采集系統，縮短出料周期，提高生產效率。

2.4 噴灑環氧黏層油

將同步碎石封層灑布車進行改造，使環氧黏層油的A、B組分在獨立容器中儲存，并通過特制管道混合后均勻噴出，以滿足施工對混合與灑布均勻性的要求。環氧黏層油的灑布量一般控制在0.4～0.5 kg/m2，以滿足設計要求。

2.5 攤鋪和碾壓

將加熱后的溫拌環氧瀝青混合料從攪拌站運輸至施工現場后，對混合料內部的溫度進行檢測，符合要求后方可進入攤鋪工作。攤鋪前，將路面清潔干凈，并對攤鋪機進行預熱，設置攤鋪機熨平板的溫度為120℃。將混合料均勻攤鋪在路面上，根據設計要求嚴格控制攤鋪厚度，保證攤鋪速度均勻，避免突然加速或減速。同時，根據攤鋪寬度采用多臺攤鋪機聯合工作，避免產生縱向接縫。使用輕型壓路機初壓1～2遍，速度保持在3～5 km/h。復壓溫度保持在80℃～90℃，使用中型壓路機碾壓2～3遍，速度保持在5～7 km/h。終壓溫度保持在60℃～70℃，使用重型壓路機碾壓2～3遍，速度保持在7～9 km/h。

2.6 應用效果檢測

施工結束后對試驗段鉆芯取樣，檢測厚度和壓實度，同時對環氧瀝青路面的滲水系數和抗滑性能進行檢測，檢測結果見表4。各項檢測指標均滿足設計和規范要求，說明按照上述施工方案可以保證環氧瀝青路面施工質量。

3 結論

該文通過研究環氧瀝青混合料的性能及工程應用，得出了以下結論：

（1）溫拌環氧瀝青混合料具有良好的高溫抗車轍、低溫抗裂能力和耐油性能，為其工程推廣應用提供了基礎。

（2）通過沖擊韌性試驗、路用性能試驗和耐油性試驗，確定了環氧瀝青混合料的最佳油石比為5.4%。

（3）詳述了溫拌環氧瀝青混合料施工工藝流程，包括拌和、運輸、噴灑環氧黏層油、攤鋪和碾壓等關鍵步驟，通過拌和樓和同步碎石封層灑布車的改造與調試，確保了施工過程中的精確控制和高效作業。

（4）依托實體工程進行了工程應用，驗證了溫拌環氧瀝青混合料的實際效果，在厚度、壓實度、滲水系數和構造深度等方面均滿足設計和規范要求，顯著提高了路面的承載能力和使用壽命。

參考文獻

[1]洪妤.溫拌環氧瀝青混合料在公路施工中的應用[J].交通世界， 2023（26）：67-69+72.

[2]林郭鋒.基于耐久性路面的環氧瀝青混合料性能研究[D].南京：東南大學， 2022.

[3]牟壓強.環氧瀝青超薄罩面關鍵技術研究[D].昆明：昆明理工大學， 2021.

[4]叢培良，于曉峰，雷延峰，等.混凝土橋面鋪裝環氧瀝青混合料的性能研究[J].公路交通科技（應用技術版）， 2015（5）：145-147+150.

[5]廖家鑫.廠拌熱再生瀝青混合料疲勞失效判據分析[J].交通科技與管理， 2023（21）：47-51.

收稿日期：2024-08-09

作者簡介：時培根（1991—），男，本科，工程師，研究方向：交通公路工程。