水性環(huán)氧磨耗層在山區(qū)隧道瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

盧天翔 谷小陽 何文華

(中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司 武漢 430071)

0 引言

近年來，隨著公路交通量和交通荷載的不斷增加，瀝青路面逐漸出現(xiàn)磨光、麻面等病害。由于山區(qū)雨水豐富，隧道內(nèi)空氣濕度大，水分不易蒸發(fā)，瀝青路面常年潮濕[1]。對(duì)隧道內(nèi)瀝青路面磨光病害若不及時(shí)進(jìn)行處治，在潮濕環(huán)境下，車輪與路面附著力會(huì)大大降低，極易發(fā)生安全隱患。因此，需要對(duì)隧道內(nèi)瀝青路面磨光等早期病害及時(shí)采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，延長路面使用壽命[2]。目前，國內(nèi)常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)包括微表處、含砂霧封層、精表處等，這些薄層罩面在常規(guī)路段一定程度可延緩舊路面病害的發(fā)展，但在隧道內(nèi)卻不能有效防治[3]。由于這些傳統(tǒng)的薄層罩面結(jié)合料為常規(guī)改性乳化瀝青，混合料需要在高溫、干燥的環(huán)境下形成強(qiáng)度，而山區(qū)公路隧道內(nèi)常年潮濕，且通風(fēng)較差，養(yǎng)護(hù)成型后耐久性能往往達(dá)不到預(yù)期值[4]。因此，需研究出一種水性環(huán)氧磨耗層薄層罩面，材料自身在相對(duì)潮濕環(huán)境中也可利用化學(xué)破乳反應(yīng)固化，養(yǎng)護(hù)后能有效防治磨光病害，改善抗滑性能，同時(shí)又具備良好的耐久性，延長路面使用壽命。

1 水性環(huán)氧磨耗層技術(shù)

水性環(huán)氧磨耗層一般厚度約為1cm(圖1)，是由水性環(huán)氧乳化瀝青、粗細(xì)集料、填料、水和添加劑等按設(shè)計(jì)配比組成，使用專門的施工設(shè)備邊拌和、邊攤鋪的一層稀漿混合料。它是一種能夠在攤鋪后6～7h內(nèi)迅速開放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄層罩面結(jié)構(gòu)[5]。

圖1 水性環(huán)氧磨耗層養(yǎng)護(hù)結(jié)構(gòu)

2 水性環(huán)氧磨耗層原材料

2.1 水性環(huán)氧乳化瀝青

為了保證水性環(huán)氧磨耗層不僅具有較短的固化時(shí)間，而且具有較好的黏結(jié)性能和彈性，環(huán)氧膠結(jié)料和水性環(huán)氧乳化瀝青的性能指標(biāo)見表1、表2。

表1 環(huán)氧膠結(jié)料相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)

表2 水性環(huán)氧乳化瀝青相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)

從表1可知，水性環(huán)氧磨耗層的實(shí)干時(shí)間控制在7h內(nèi)。從表2可知，其與基面的黏結(jié)強(qiáng)度等關(guān)鍵指標(biāo)性能達(dá)到1.5MPa以上(常規(guī)改性乳化瀝青黏結(jié)強(qiáng)度約為0.3MPa)，故水性環(huán)氧磨耗層能較大幅度縮短養(yǎng)護(hù)和封閉交通時(shí)間，并且其與原路面具有良好的黏結(jié)性能，大大延長使用壽命。

2.2 集料

水性環(huán)氧磨耗層所用粗集料采用耐磨耗和黏附性能好的優(yōu)質(zhì)反擊破加工成型集料，應(yīng)采用玄武巖或輝綠巖集料(表3)。細(xì)集料采用機(jī)制砂或反擊破加工生成的石屑[6]，必須是100%破碎加工而成，應(yīng)潔凈無雜質(zhì)，滿足0～3mm規(guī)格(表4)。巖性應(yīng)與粗集料保持一致。

表3 水性環(huán)氧磨耗層粗集料技術(shù)指標(biāo)要求

填料宜采用石灰?guī)r堿性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉必須干燥、清潔。拌和機(jī)回收的粉料不得用于拌制瀝青混合料，以確保瀝青上面層的質(zhì)量[7]。具體填料技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求，見表5。

表5 水性環(huán)氧磨耗層填料技術(shù)指標(biāo)要求

3 配合比設(shè)計(jì)與性能研究

3.1 級(jí)配要求

水性環(huán)氧磨耗層的級(jí)配范圍和材料用量要求如表6、表7所示，具體應(yīng)根據(jù)混合料性能指標(biāo)要求進(jìn)行目標(biāo)級(jí)配的設(shè)計(jì)與定型，通過試鋪路段綜合確定最終的生產(chǎn)配合比，并在后期大規(guī)模鋪筑過程中嚴(yán)格按生產(chǎn)配合比的級(jí)配要求進(jìn)行鋪筑。

表6 水性環(huán)氧磨耗層級(jí)配要求

表7 水性環(huán)氧磨耗層材料用量范圍

3.2 水性環(huán)氧磨耗層混合料指標(biāo)要求

水性環(huán)氧磨耗層混合料應(yīng)具有良好的施工和易性及相關(guān)路用性能。磨耗層混合料技術(shù)指標(biāo)要求應(yīng)符合表8[8]。

表8 水性環(huán)氧磨耗層混合料技術(shù)指標(biāo)要求

由表8可知，水性環(huán)氧磨耗層混合料1h和6d濕磨耗試驗(yàn)的磨耗值分別<260g/m2和<350g/m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)微表處的<450g/m2和<640g/m2，這說明其具有較好的耐磨性能，同時(shí)其負(fù)荷輪碾壓試驗(yàn)中黏附砂量<300g/m2，說明其瀝青用量較小，破乳時(shí)間更快，更適合于相對(duì)潮濕的環(huán)境中通過化學(xué)破乳形成強(qiáng)度[9]。

4 施工注意事項(xiàng)

水性環(huán)氧磨耗層施工與常規(guī)微表處基本相同，現(xiàn)場(chǎng)施工照片如圖2、圖3所示，施工時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

圖2 水性環(huán)氧磨耗層現(xiàn)場(chǎng)攤鋪及拌合箱

圖3 水性環(huán)氧磨耗層開放交通后現(xiàn)場(chǎng)照片

(1)磨耗層施工前要滿足施工的天氣條件：地表溫度大于10℃，氣溫高于7℃；如下雨后，要等隧道內(nèi)路面干燥，不能有積水；若施工養(yǎng)護(hù)成型期有降雨的可能，也不能施工。

(2)應(yīng)配有專門的試驗(yàn)人員，加強(qiáng)石料的篩分試驗(yàn)，保證級(jí)配在規(guī)定范圍內(nèi)。

(3)攤鋪機(jī)啟動(dòng)前，攤鋪箱中必須有一定量的混合料，而且稠度適當(dāng)、分布均勻，攤鋪機(jī)才能勻速前進(jìn)；攤鋪時(shí)應(yīng)控制好集料、填料、水、乳液配合比例。攤鋪過程中有一種材料用完時(shí)，必須立即停止鋪筑，重新裝料后再繼續(xù)。攪拌形成的稀漿混合料應(yīng)符合質(zhì)量要求，并有良好的施工和易性。

(4)已完工的磨耗層路面不得有超大粒徑集料所引起的拖痕，如果出現(xiàn)拖痕，應(yīng)立即采取措施。

(5)縱橫向接縫上不允許出現(xiàn)接縫不平、局部漏鋪或過厚現(xiàn)象，縱向接縫盡可能設(shè)置在車道標(biāo)線上，并盡量減少縱向接縫。

(6)攤鋪機(jī)工作時(shí)應(yīng)勻速前進(jìn)，達(dá)到厚度均勻、表面平整的要求。

(7)磨耗層鋪筑后，必須待乳液破乳、水分蒸發(fā)、表干成形后方可開放交通。固化成型前禁止車輛駛?cè)?，行人不得踏入，?yán)格管制交通。

5 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

水性環(huán)氧磨耗層攤鋪完成后，其質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表9規(guī)定[10]。

表9 水性環(huán)氧磨耗層交工驗(yàn)收質(zhì)量檢驗(yàn)要求

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，水性環(huán)氧磨耗層攤鋪后各項(xiàng)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)均滿足規(guī)范及使用要求。

6 結(jié)語

實(shí)踐表明，水性環(huán)氧磨耗層本身具備優(yōu)秀的黏附性和耐磨能力，相比常規(guī)微表處具備更優(yōu)的耐久性能，大大延長路面使用壽命。同時(shí)，其結(jié)合料中瀝青含量較少，在潮濕環(huán)境中可通過自身化學(xué)破乳形成強(qiáng)度，更適應(yīng)山區(qū)公路隧道內(nèi)潮濕的環(huán)境，解決了傳統(tǒng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在隧道中不容易形成強(qiáng)度、養(yǎng)護(hù)后效果不佳的問題。其施工與常規(guī)微表處完全相同，現(xiàn)場(chǎng)管理和質(zhì)量控制相對(duì)簡(jiǎn)便。該技術(shù)的研究與應(yīng)用對(duì)其他類似山區(qū)隧道瀝青路面病害預(yù)防性養(yǎng)護(hù)有一定的參考價(jià)值。