反應(yīng)性樹脂下壓式瀝青混凝土在市政道路快速維修中的應(yīng)用

趙馨鑫， 張燁

(1.重慶通力高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司， 重慶市 401147； 2.重慶鵬方交通科技股份有限公司)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量也隨之增加，道路的維修和養(yǎng)護(hù)越來(lái)越受到社會(huì)各界的關(guān)注。市政道路的維修和養(yǎng)護(hù)，其目的不僅在于維護(hù)道路的性能，更在于節(jié)省道路維修和養(yǎng)護(hù)的成本，提升經(jīng)濟(jì)效益以及滿足市政道路快速通行的要求。

高強(qiáng)改性反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土路面材料是在骨架密實(shí)型基體瀝青混合料攤鋪前將高強(qiáng)改性反應(yīng)性樹脂刮涂在基面上，在瀝青混合料攤鋪碾壓過(guò)程中壓入基體而形成的路面材料，即路面材料主要由骨架密實(shí)型基體瀝青混合料和壓入其空隙的高強(qiáng)改性反應(yīng)性樹脂構(gòu)成，屬于“柔變剛”，材料偏于柔性。且反應(yīng)性樹脂的固化時(shí)間可調(diào)，高溫下固化更好，可更快開(kāi)放交通。

該文主要以市政混凝土高架橋橋面維修的實(shí)體工程為依托，從室內(nèi)膠結(jié)料的制備與施工工藝研究、改性反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土性能研究及實(shí)體工程應(yīng)用等方面對(duì)該維修處治技術(shù)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

項(xiàng)目為重慶市某混凝土高架橋，總長(zhǎng)214.1 m，鋪裝寬度8.5 m，原橋面鋪裝層厚120 mm(含鋼筋水泥混凝土調(diào)平層)，鋪裝下層調(diào)平層采用60 mm厚度的C40防水混凝土(內(nèi)設(shè)置直徑為φ10、網(wǎng)眼為10 cm×10 cm的防裂鋼筋網(wǎng))；鋪裝上面層采用60 mm厚度的瀝青混凝土。經(jīng)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有瀝青混凝土鋪裝存在的主要病害為網(wǎng)狀裂縫、坑槽、推移擁包等，鋪裝病害面積約1 820 m2，嚴(yán)重破壞達(dá)20多處，因此，將鋪裝層全部銑刨進(jìn)行重鋪處理，橋面維修鋪裝設(shè)計(jì)總厚度12 cm，結(jié)構(gòu)組成為：50 mm改性瀝青瑪蹄脂碎石(SMA-13)+70 mm改性瀝青瑪蹄脂碎石(SMA-13)+高強(qiáng)改性反應(yīng)性樹脂防水黏結(jié)PRC(整體化加強(qiáng)密水層)+ 裂縫封閉滲透加強(qiáng)層KH。具體構(gòu)造見(jiàn)圖1。

圖1 橋面鋪裝維修方案

2 原材料

項(xiàng)目所涉及原材料包括高滲透改性環(huán)氧樹脂、高強(qiáng)改性反應(yīng)性樹脂、SMA瀝青混合料用改性瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉、木質(zhì)素纖維、低溫降黏材料Sasobit，其原材料檢測(cè)均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

3 高強(qiáng)反應(yīng)性膠結(jié)料的制備與施工工藝研究

改性反應(yīng)性膠結(jié)料，是按一定的質(zhì)量比例與改性材料混合形成的高強(qiáng)反應(yīng)性樹脂材料，在混合料的高溫作用下快速固化形成強(qiáng)度。膠結(jié)料的制備與工藝主要從混合料高溫持續(xù)時(shí)間、膠結(jié)料稠度、膠結(jié)料密度、固化時(shí)間及上涌高度5個(gè)方面的研究來(lái)確定。

(1) 混合料車轍試件溫度散失情況測(cè)定

采用已確定的SMA-13級(jí)配，車轍試件在室溫情況下，采用兩個(gè)平行的數(shù)顯式溫度傳感器測(cè)定混合料攤鋪后溫度的散失情況。結(jié)果顯示：在攤鋪后65～75 min混合料溫度降至50 ℃。因此混合料攤鋪后可提供高溫的時(shí)間為1 h左右。

(2) 膠結(jié)料稠度的確定

填料采用礦粉和高嶺土兩種，膠與填料比例不同，膠結(jié)料的稠度不同，直接影響其施工和易性，因此對(duì)其稠度進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 膠結(jié)料稠度的測(cè)定結(jié)果

根據(jù)施工和易性及考慮現(xiàn)場(chǎng)膠結(jié)料拌和難易程度最終選定，全高嶺土作為填料，膠∶填料=1∶0.7。

(3) 膠結(jié)料密度的確定

采用37 mL密度杯，測(cè)得膠結(jié)料密度為1.33 g/cm3。

(4) 施工工藝研究

為了模擬現(xiàn)場(chǎng)施工情況，采用車轍試件直接進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，將配置好的膠結(jié)料按照計(jì)算量刮涂在備好的車轍試模底板上，再攤鋪SMA-13瀝青混合料。成型后第2天切割車轍試件，觀察膠結(jié)料上涌情況。結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 膠結(jié)料上涌情況試驗(yàn)結(jié)果

綜合固化時(shí)間及操作時(shí)間，最終確定施工配方為：固化劑慢∶快=4∶1，膠∶粉∶固化劑=1∶0.7∶0.3，刮涂厚度為0.25 cm。

4 反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混合料性能研究

反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土路面材料偏于柔性，因此，該文在評(píng)價(jià)其路用性能時(shí)采用瀝青混合料的車轍試驗(yàn)、凍融試驗(yàn)和小梁低溫彎曲試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土路面材料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗水損害性能。

(1) 高溫(抗剪切)穩(wěn)定性

從車轍的本質(zhì)考慮，動(dòng)穩(wěn)定度也可以反映材料的抗剪切推移能力，故研究采用車轍試驗(yàn)的方法研究瀝青混合料的高溫抗剪切、穩(wěn)定性能，分別對(duì)反應(yīng)性壓入式瀝青混凝土和普通SMA-13型瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，評(píng)價(jià)其高溫性能。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土車轍試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出：60 ℃反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土60 min內(nèi)車轍深度<1 mm，動(dòng)穩(wěn)定度>10 000次/mm。由此說(shuō)明，該混凝土相比于SMA-13型混合料有更好的高溫穩(wěn)定性。

(2) 水穩(wěn)定性

以凍融劈裂強(qiáng)度評(píng)價(jià)灌注式混凝土的抗水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出：灌注式樹脂混凝土凍融劈裂強(qiáng)度比為99.3%，遠(yuǎn)大于JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》改性瀝青SMA混合料80%的技術(shù)要求。說(shuō)明樹脂膠結(jié)料基本能形成連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能有效阻擋水分的浸入對(duì)混合料的破壞。

表4 反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

(3) 低溫抗裂性

分別對(duì)反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土及普通SMA-13型瀝青混合料進(jìn)行小梁低溫劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 灌注式瀝青混凝土低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由表5可以看出：反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土路面材料的最大荷載、抗彎拉強(qiáng)度及彎拉勁度模量都比普通SMA-13低，而最大彎拉應(yīng)變卻相對(duì)較大，表明反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土路面材料比普通SMA-13具有更好的低溫抗裂性能。

5 實(shí)體工程應(yīng)用

該項(xiàng)目的實(shí)體工程是重慶市某混凝土高架橋，其具體施工工藝如下：

首先，對(duì)原橋面鋪裝層(含水泥混凝土調(diào)平層)進(jìn)行整體挖除，再采用自動(dòng)拋丸設(shè)備對(duì)橋面板進(jìn)行處置，人工涂抹高滲透環(huán)氧黏結(jié)封閉層，噴涂用量為250～350 g/m2；然后，在封閉層施工1 h以內(nèi)同步施工高強(qiáng)反應(yīng)性材料PRC，刮涂用量為2.5～3.0 kg/m2。在PRC施工90 min以內(nèi)同步施工SMA-13改性瀝青混凝土。

由于是市政高架橋，工程采用夜間施工，晚上22:00開(kāi)始封道，早上06:00開(kāi)放交通，能夠滿足市政道路維修的特殊時(shí)限要求。2014年12月施工后3年多時(shí)間使用效果良好，未出現(xiàn)破壞。

6 結(jié)論

(1) 從混凝土性能研究的結(jié)果可看出：反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土具有較好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性。

(2) 反應(yīng)性樹脂壓入式瀝青混凝土剛?cè)岵⑦M(jìn)，能快速形成強(qiáng)度、快速開(kāi)放交通，路用效果較好，適合于市政道路快速維修通車的特殊要求。