水性環(huán)氧乳化瀝青含砂霧封層性能分析及應(yīng)用

陳 波 趙 云

(重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 400067)

0 引言

鋼橋橋面鋪裝的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是近幾年公路特殊鋪裝養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。王睿、傅棟梁、錢振東等[1,2]分別采用霧封層、微表處作為鋼橋面鋪裝的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，得出霧封層技術(shù)在鋼橋橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)中是可行的。

近幾年，新型霧封層材料的研發(fā)也是各大院校和科研單位研究的熱點(diǎn)，如鄭敏楠、盛飛等[3,4]研究得出與普通含砂霧封層相比，水性環(huán)氧含砂霧封層具有更優(yōu)的耐磨性、耐久性和抗滑性；曾德亮[6]在廣西實(shí)施了水性環(huán)氧乳化瀝青霧封層，得出水性環(huán)氧類材料的25 ℃粘結(jié)強(qiáng)度2.5 MPa，比普通乳化瀝青提高500%。綜上所述，水性環(huán)氧的摻入能有效提高霧封層的路用性能，但未見水性環(huán)氧乳化瀝青含砂霧封層用于橋面養(yǎng)護(hù)的文獻(xiàn)報(bào)道。

1 水性環(huán)氧乳化瀝青含砂霧封層的制備及試驗(yàn)

1.1 原材料

1)水性環(huán)氧樹脂。

本文采用的水性環(huán)氧樹脂乳液為成都某廠生產(chǎn)，固含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，本文所涉及的固含量、配比等均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量比)為55%。

2)固化劑。

活潑氫當(dāng)量為220，pH值為9.5～10.5，固含量為55%，配比為m(水性環(huán)氧樹脂乳液)∶m(固化劑)=4∶1。

3)乳化瀝青。

固含量為62%，其各項(xiàng)指標(biāo)滿足規(guī)范要求。

4)石英砂。

分別選用河北靈壽縣某廠生產(chǎn)的目數(shù)為150的石英砂，密度為2.65 g/cm3。

5)有機(jī)硅藻土。

為湖北某廠的鈉基硅藻土，目數(shù)為1 000目。

1.2 霧封層配合比設(shè)計(jì)

分別設(shè)計(jì)了4組霧封層配比，具體配比見表1。

1.3 試驗(yàn)方案

1)粘結(jié)力試驗(yàn)：測試25 ℃霧封層的粘結(jié)力。

2)耐磨性試驗(yàn)：測試25 ℃霧封層的耐磨性能。

3)凝膠時(shí)間：測試25 ℃，45 ℃下霧封層的凝結(jié)時(shí)間，用于判斷其可拌合時(shí)間。

表1 水性環(huán)氧乳化瀝青含砂霧封層配比

2 霧封層試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 粘結(jié)力試驗(yàn)

按表1配比測試25 ℃下水泥試塊的拉拔強(qiáng)度，每組試驗(yàn)平行試件為5個(gè)，試驗(yàn)結(jié)果取平均值，如表2所示。

表2 拉拔強(qiáng)度測試結(jié)果

由表2的試驗(yàn)結(jié)果得出：霧封層的黏結(jié)性能隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加而提高，當(dāng)水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時(shí)，25 ℃黏結(jié)強(qiáng)度最大，分析其原因?yàn)樗原h(huán)氧樹脂的固化物與水泥塊基面形成牢固的交聯(lián)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，隨著固化物的增多，其交聯(lián)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也隨之增強(qiáng)。

2.2 耐磨性試驗(yàn)

按照表1的配比，測試了霧封層25 ℃下的耐磨性，其結(jié)果見表3。

表3 耐磨性測試結(jié)果

由表3的試驗(yàn)結(jié)果得出：霧封層的質(zhì)量損失隨著水性環(huán)氧摻量的增加而降低，其中4號的質(zhì)量損失最小，由此可見霧封層的耐磨性與環(huán)氧摻量密切相關(guān)，其原因?yàn)榄h(huán)氧固化物的增多提高了霧封層與界面的粘附力，同時(shí)增強(qiáng)了霧封層的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了耐磨性。

2.3 凝膠時(shí)間試驗(yàn)

按照表1的配比，測試了霧封層25 ℃，45 ℃下的凝膠時(shí)間，其結(jié)果見表4。

表4 凝膠時(shí)間測試結(jié)果

由表4的試驗(yàn)結(jié)果得出：在同一溫度下，隨著環(huán)氧摻量的增加，霧封層的凝膠時(shí)間也隨之縮短，在同一環(huán)氧摻量下，霧封層的凝膠時(shí)間隨著溫度的升高而縮短，4號在45 ℃下的凝 膠時(shí)間不足10 min，因此難以滿足施工操作要求，因此，環(huán)氧摻量不宜超過25%。

3 重慶某長江大橋橋面鋪裝霧封層施工

3.1 霧封層施工工藝及質(zhì)量控制

1)施工前準(zhǔn)備。

a.橋面清潔：首先進(jìn)行橋面清掃，去除碎屑、泥土、砂礫等異物，并保持橋面干燥，施工時(shí)表面溫度宜在15 ℃以上，相對濕度控制在80%以下為宜；

b.施工配套保護(hù)：清掃完畢后，采用特定膠帶對標(biāo)志標(biāo)線，中央分隔帶護(hù)欄及橋面附屬設(shè)施進(jìn)行保護(hù)，以防止霧封層材料在施工過程中飛濺造成黑色污染；同時(shí)做好交通組織工作，防止車輛闖入施工區(qū)域；

c.施工裝備及人員：由于當(dāng)前國內(nèi)外并無多組分混合噴涂機(jī)，本項(xiàng)目采用人工噴涂，單次噴涂寬度為3.5 m，噴涂最大效率為3 000 m2/(d·班組)。

2)施工過程控制。

a.雙組分材料混合：霧封層材料為雙組分，在施工開始前，采用小型自動(dòng)攪拌機(jī)對雙組分材料進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希瑫r(shí)與施工進(jìn)度相結(jié)合即在凝膠時(shí)間內(nèi)的噴涂量為一次攪拌量，充分?jǐn)嚢韬筮M(jìn)行噴涂施工；

b.噴涂過程控制：嚴(yán)格控制噴涂量，即0.8 kg/m2～1.0 kg/m2，同時(shí)控制噴涂均勻度，操作手在噴涂過程中保持行走勻速，同時(shí)噴槍高度、扇面等一致；

c.施工完畢后養(yǎng)護(hù)：由于霧封層材料是反應(yīng)型，其交聯(lián)過程比普通非反應(yīng)型材料時(shí)間長，施工完畢后開放交通的時(shí)間須根據(jù)當(dāng)日氣溫情況和交通情況及時(shí)調(diào)整，一般不宜小于5 h。

3.2 施工工后檢測

工后檢測：霧封層施工完畢后需對工作面進(jìn)行質(zhì)量檢測，本項(xiàng)目分別采用擺式儀和拉拔儀對霧封層進(jìn)行BPN和拉拔強(qiáng)度檢測，檢測結(jié)果見表5。

表5 霧封層工后檢測

4 結(jié)論

1)經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)評價(jià)，推薦霧封層的配比為水性環(huán)氧+固化劑∶乳化瀝青∶石英砂∶硅藻土∶水=25∶100∶30∶8∶20；

2)經(jīng)過在工程實(shí)施得出，BPN均值為72，拉拔強(qiáng)度為2.25 MPa，具有良好的抗滑性能和耐磨性能，同時(shí)霧封層的實(shí)施能有效延長鋪裝的服役壽命，提高行車視覺美觀度，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。