溫拌環(huán)氧瀝青混合料在公路施工中的應(yīng)用

摘要 為了研究溫拌環(huán)氧瀝青混合料在公路施工中的應(yīng)用，該文通過對(duì)其原材料、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝及路用性能進(jìn)行詳細(xì)分析，確定了最佳油石比，并依托實(shí)體工程驗(yàn)證了其優(yōu)越性。結(jié)果表明：溫拌環(huán)氧瀝青混合料具有優(yōu)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(zhǎng)了路面使用壽命，減少了維修頻率，對(duì)提升公路建設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞 公路工程；溫拌環(huán)氧瀝青混合料；施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U415 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）04-0106-03

0 引言

溫拌環(huán)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(yīng)用。由于其獨(dú)特的化學(xué)組成和物理特性，溫拌環(huán)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(huán)境中同樣表現(xiàn)出良好的抗裂能力[1]。相比傳統(tǒng)熱拌瀝青，溫拌環(huán)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(xiàn)出綠色環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。此外，溫拌環(huán)氧瀝青的施工溫度較低，有助于改善施工現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，提升施工效率。因此，該文通過對(duì)環(huán)氧瀝青混合料進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，確定了最佳油石比，并依托實(shí)體工程進(jìn)行工程應(yīng)用，詳述了環(huán)氧瀝青路面施工的工序和質(zhì)量控制要點(diǎn)，為延長(zhǎng)路面使用壽命，減少維修頻率提供了新的技術(shù)手段。

1 原材料及配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

（1）環(huán)氧瀝青

環(huán)氧瀝青是一種改性瀝青材料，主要由A組分（環(huán)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(duì)A組分、B組分和環(huán)氧瀝青的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)[2]。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

（2）集料

集料選用某采石場(chǎng)生產(chǎn)的輝綠巖，根據(jù)規(guī)范要求對(duì)每一檔粒徑的集料關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果均滿足要求。

1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

在環(huán)氧瀝青混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，為確保在構(gòu)建穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)的同時(shí)，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(jù)《道路與橋梁鋪裝用環(huán)氧瀝青材料通用技術(shù)條件》（GB/T 30598—2014）的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)空隙率應(yīng)控制在5.0%以內(nèi)。因此，該文選擇3.5%作為設(shè)計(jì)空隙率。

1.3 混合料施工工藝

環(huán)氧瀝青混合料的拌和溫度和工藝對(duì)于確?；旌狭系男阅苤陵P(guān)重要，首先，需要將環(huán)氧瀝青的A組分加熱到80℃～90℃，B組分加熱到115℃～120℃，同時(shí)，將礦料加熱到120℃。按照設(shè)計(jì)比例將加熱后的環(huán)氧瀝青A組分和B組分混合，并將加熱后的礦料加入環(huán)氧瀝青混合物中，拌和溫度控制在120℃[3]。環(huán)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(yàn)

按照上述的施工工藝，對(duì)4.8%、5.1%、5.4%、5.7%、6.0%五個(gè)不同油石比下的環(huán)氧瀝青混合料進(jìn)行拌和，并使用輪碾成型機(jī)制備出規(guī)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(yǎng)生4 h，養(yǎng)生完畢后采用MTS試驗(yàn)機(jī)對(duì)試件進(jìn)行沖擊韌性測(cè)試，加載速率為500 mm/min。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

分析圖中的數(shù)據(jù)，可以看出不同油石比對(duì)油品沖擊韌性的影響顯著。隨著油石比的增加，環(huán)氧瀝青混合料的沖擊韌性呈現(xiàn)穩(wěn)步上升的趨勢(shì)，說明油石比與沖擊韌性呈正相關(guān)關(guān)系。在油石比相對(duì)較低時(shí)，沖擊韌性的增長(zhǎng)幅度大，可能是因?yàn)闉r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(jié)力，使得混合料在受到?jīng)_擊時(shí)能具備更高的抗破壞能力[4]。而當(dāng)油石比增加至5.4%后，沖擊韌性的增長(zhǎng)幅度逐漸減小，甚至趨于穩(wěn)定，在這個(gè)階段，瀝青含量的增加仍然對(duì)沖擊韌性有正面影響，但由于瀝青膜厚度已經(jīng)達(dá)到相對(duì)飽和的狀態(tài)，進(jìn)一步增加瀝青含量對(duì)礦料間黏結(jié)力的提升效果不再顯著。

1.5 路用性能試驗(yàn)

從上述沖擊韌性試驗(yàn)可以得出油石比為5.4%時(shí)，基本滿足要求。因此，初步選用5.4%和5.7%兩個(gè)油石比進(jìn)行瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度、高低溫性能和水穩(wěn)定性試驗(yàn)。其中馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)是將拌和好的混合料擊實(shí)成型后，放置在120℃恒溫下養(yǎng)生12 h后，對(duì)固化的混合料進(jìn)行馬歇爾體積、穩(wěn)定度和空隙率檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

總體上分析可知，所有試驗(yàn)項(xiàng)目的結(jié)果均滿足技術(shù)要求，表明這兩種油石比下的環(huán)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(duì)材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)產(chǎn)生了一定影響，其中5.4%油石比下的混合料在穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度和彎拉應(yīng)變方面性能更優(yōu)，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(duì)混合料的抗車轍變形能力越不利[5]。

1.6 耐油性試驗(yàn)

針對(duì)環(huán)氧瀝青在航空跑道、高速公路等需要高耐久性場(chǎng)合的應(yīng)用場(chǎng)景，為了驗(yàn)證其在燃油環(huán)境下的穩(wěn)定性和耐久性，將環(huán)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(duì)比浸泡前后的質(zhì)量變化和殘留穩(wěn)定度，為環(huán)氧瀝青混合料在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

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

1.7 最佳油石比確定

結(jié)合環(huán)氧瀝青混合料的沖擊韌性試驗(yàn)、路用性能試驗(yàn)和耐油性試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性，最終選擇5.4%油石比進(jìn)行生產(chǎn)施工。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

該項(xiàng)目依托某高速公路改擴(kuò)建工程，該高速公路日均交通流量大，重載車輛頻繁，傳統(tǒng)的瀝青混合料在高溫季節(jié)易發(fā)生車轍變形，在低溫季節(jié)易產(chǎn)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(xiàng)目決定采用環(huán)氧瀝青混合料進(jìn)行路面鋪裝。

2.2 拌和樓改造

針對(duì)環(huán)氧瀝青混合料的特殊材料，合理設(shè)計(jì)輸送管道系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)至關(guān)重要。鑒于A組分用量低，可以采用專門容器儲(chǔ)存，而B組分用量大，可以使用原瀝青罐儲(chǔ)存。A、B組分在輸送前通過導(dǎo)熱油加熱至適宜溫度，加熱系統(tǒng)應(yīng)精確控制溫度，避免過熱或溫度不足。采用電機(jī)與流量計(jì)精確控制計(jì)量，電腦系統(tǒng)按設(shè)定比例自動(dòng)調(diào)節(jié)A、B組分噴射量，并設(shè)置循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)，防止瀝青在管道中硬化或堵塞，從而提高施工質(zhì)量和效率。

2.3 拌和與運(yùn)輸

采用5 000型間歇式拌和樓生產(chǎn)環(huán)氧瀝青混合料，并在拌和樓安裝傳感器，精準(zhǔn)控制及自動(dòng)記錄、保存材料用量、溫度等參數(shù)，以便后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和質(zhì)量控制。通過加熱控制系統(tǒng)設(shè)置瀝青罐的加熱溫度為140℃，集料干拌6 s后，加入環(huán)氧瀝青濕拌38 s，確保混合料充分?jǐn)嚢杈鶆?。根?jù)環(huán)境溫度和濕度調(diào)節(jié)加熱滾筒的火焰風(fēng)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(zhì)量。根據(jù)生產(chǎn)和前場(chǎng)攤鋪速度要求，調(diào)整混合料的攪拌頻率，將每鍋的產(chǎn)量設(shè)定為4.5 t。

為了減少混合料的離析，采用“前、后、中、前補(bǔ)、后補(bǔ)”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(chǔ)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(dǎo)致溫度下降過快。最后，通過優(yōu)化生產(chǎn)流程，定期檢查和維護(hù)拌和樓及附屬設(shè)備，定期校準(zhǔn)傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，縮短出料周期，提高生產(chǎn)效率。

2.4 噴灑環(huán)氧黏層油

將同步碎石封層灑布車進(jìn)行改造，使環(huán)氧黏層油的A、B組分在獨(dú)立容器中儲(chǔ)存，并通過特制管道混合后均勻噴出，以滿足施工對(duì)混合與灑布均勻性的要求。環(huán)氧黏層油的灑布量一般控制在0.4～0.5 kg/m2，以滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 攤鋪和碾壓

將加熱后的溫拌環(huán)氧瀝青混合料從攪拌站運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)混合料內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)，符合要求后方可進(jìn)入攤鋪工作。攤鋪前，將路面清潔干凈，并對(duì)攤鋪機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，設(shè)置攤鋪機(jī)熨平板的溫度為120℃。將混合料均勻攤鋪在路面上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求嚴(yán)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(shí)，根據(jù)攤鋪寬度采用多臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合工作，避免產(chǎn)生縱向接縫。使用輕型壓路機(jī)初壓1～2遍，速度保持在3～5 km/h。復(fù)壓溫度保持在80℃～90℃，使用中型壓路機(jī)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(jī)碾壓2～3遍，速度保持在7～9 km/h。

2.6 應(yīng)用效果檢測(cè)

施工結(jié)束后對(duì)試驗(yàn)段鉆芯取樣，檢測(cè)厚度和壓實(shí)度，同時(shí)對(duì)環(huán)氧瀝青路面的滲水系數(shù)和抗滑性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表4。各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，說明按照上述施工方案可以保證環(huán)氧瀝青路面施工質(zhì)量。

3 結(jié)論

該文通過研究環(huán)氧瀝青混合料的性能及工程應(yīng)用，得出了以下結(jié)論：

（1）溫拌環(huán)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(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

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

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

（4）依托實(shí)體工程進(jìn)行了工程應(yīng)用，驗(yàn)證了溫拌環(huán)氧瀝青混合料的實(shí)際效果，在厚度、壓實(shí)度、滲水系數(shù)和構(gòu)造深度等方面均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，顯著提高了路面的承載能力和使用壽命。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-09

作者簡(jiǎn)介：時(shí)培根（1991—），男，本科，工程師，研究方向：交通公路工程。