瀝青路面水性環氧乳化封層技術的應用

朱圣敏、羅斌

（贛州市公路發展中心南康分中心，江西南康341400）

0 引言

水性環氧乳化封層技術，作為瀝青路面施工中常用的一項技術策略，具備一定的先進性。與常規的普通瀝青混凝土技術相比，它的耐久性更強，能夠滿足抗老化等效果。所以將對水性環氧乳化封層施工技術進行分析，探尋出更為科學有效的技術方案，對工程項目的順利開展有著很重要的幫助。

1 水性環氧乳化瀝青封層技術

1.1 水性環氧乳化瀝青封層

水性環氧樹脂是將環氧樹脂制作成顆粒、液體等形式加入液體內，制作成為乳液、水溶液等物質。在實際應用中，這些物質存在很大差異，尤其是粒徑的不同，所以這也是鑒別、區分的主要方式。水性環氧樹脂的優勢比較明顯，不會存在任何環境污染問題，同時也能夠達到安全、無毒的效果，即便被應用到潮濕路面上，也能夠滿足工程的要求，施工性能良好，對于施工環境要求相對較低，清洗作業方便快捷，儲存和運輸也不會產生負面影響，成本也比較低，整體化學性能穩定，黏結性能良好。正是因為這些優點，水性環氧樹脂才得到了人們廣泛的研究和使用，對于建筑工程領域的發展也有著積極作用[1]。

水性環氧乳化瀝青封層技術，是目前非常先進的施工技術之一。其中，水性化高分子聚合物環氧樹脂、乳化瀝青混合料等材料可以直接噴灑到公路表層，然后將環氧樹脂組分的材料經過化學反應之后形成空間網狀結構，其防水性良好，黏結性較高。因為水性環氧樹脂內加入了一些可以減少液料表面形成輔料以及改變表面色質的輔助成分，所以將封層結構材料應用路表之后，才能發生固化性反應，使得養護材料能夠直接附著在路表表層，讓瀝青上層結構的老化路面不再繼續惡化，同時還能防止水分滲入，避免內部結構松散，從而延緩路面老化，達到延長壽命的效果。為了能夠使路面結構達到抗滑要求，在噴灑水性環氧乳化瀝青材料的同時，還可以同時撒布砂石，進行快速養護施工。

1.2 水性環氧乳化瀝青材料的作用機理

水性環氧乳化瀝青是比較先進的化學固化材料，穩定性良好，固化后其性質并不會出現損壞，受環境、溫度的干擾和影響也不大，能夠有效處理養護界面的黏結性和滲透性之間的矛盾。液體料在發生固化反應之前，流動性良好，并且具備一定的滲透性，所以能夠深入一些細小的空隙內，經過化學固化反應后可以達到較高的黏結性，滿足結構總體性能的要求。通過封層結構的施工，水性環氧乳化瀝青材料能夠滲入到一些路表的縫隙內，并組合形成性能較高的表面結構，達到封蓋效果，能更好地提高表面顆粒結構的固定性，確保瀝青材料內部的油分不會散失，達到延緩老化的作用，提升結構的總體性能。在封層結構處理過程中，只能將其攤鋪到路面表層，形成附著層的結構，與原路面結構的相容性很低，會形成兩個分離層，總體穩定性較差，而且受環境因素干擾比較明顯，難以達到黏結性、滲透性的要求，修補之后的質量也往往無法滿足工程的運行要求，甚至存在快速脫落等嚴重問題[2]。

為了使水性環氧乳化瀝青材料的性能得到改善和提升，應在水性環氧乳化瀝青材料內填充環氧樹脂以達到連續相的標準，使其能夠在溶液內處于完全分散的狀態，并且在固化之后直接被包裹處理，從而形成相互交錯設置的網格結構。因此，環氧樹脂在實際應用中，使用量比較大，幾乎與瀝青材料的使用量相同。在液體材料內加入必要的添加劑，經過充分混合之后形成穩定性良好的材料，體現出了水性環氧樹脂與乳化瀝青的優勢，這就是化學改性瀝青材料。既保證了和樹脂材料的有效融合，又能夠進行化學反應，形成完整的網格結構，實現固體性能的有效提升，使得環氧樹脂材料在高溫條件下不會發黏，低溫條件下不會脆化，有效預防地表泛油、發光的問題，提高抗滑效果，滿足交通運行的要求。

1.3 力學性能

水性環氧乳化瀝青封層養護施工材料在使用前，要在實驗室內進行性能試驗檢測，經過和瀝青混合料的黏結，可以提升其結構性能，黏結強度、抗剪性能也得到提升，滿足各項試驗參數的要求。

2 工程概況

某公路項目總長度為18km，根據設計方案的要求，該項目應用的是20cm 的二灰碎石基層與6cm 的瀝青面層結構，其運營的時間超過10年。雖然公路管理部門進行了全面的大修施工，但是有些路段依然存在裂縫、沉陷、松散、麻面等病害問題，嚴重影響了交通的正常運行。基于此，工程管理部門決定進行養護處理，以確保公路路面的運行效果和質量。

施工企業在其中一個路段應用水性環氧乳化瀝青封層技術，對路面結構表面裂縫進行了封閉修復處理。經過持續2年的運行，發現該結構層并沒有出現剝落問題，路面防滲水、抗老化的效果良好。對于現場結構進行檢測分析發現，該路面結構的整體性能和運行效果良好。所以施工單位決定繼續選擇應用水性環氧乳化瀝青路面封層養護技術進行施工，以提高路面結構質量，在達到美觀要求的同時，延長公路的使用壽命。

3 水性環氧乳化瀝青封層技術要求

在公路項目的建設與養護中，施工材料始終是核心要素。由于我國在全國范圍內投入較大的財力、物力開展公路建設，規模不斷擴大，使得我國的交通水平得到了很大提升。

但是，我國長期以來一直存在“重建輕養”的觀念，導致一些公路在發生嚴重的病害問題后，才開始進行檢修處理，致使處理成本升高，影響交通的正常通行。目前，很多公路管理部門都開展了預防性養護工作，在瀝青路面發生嚴重病害前，就進行養護處理，并達到了非常好的效果，消除了路面的病害問題，提高了運行效果，促進了公路通行效果的全面提升[3]。

乳化瀝青材料是目前被廣泛應用于公路路面養護施工的材料之一，其主要特性是溫度敏感性高、柔韌性差、黏結性差，所以導致乳化瀝青并不能被全面應用到公路工程中。而水性環氧樹脂的黏結性好、耐久性高，將其和乳化瀝青材料充分混合使用，能夠融合兩種材料的優點，發揮出該材料的作用，為公路養護施工提供良好的支持。研發出高性能的水性環氧樹脂乳化瀝青材料，可以讓公路的養護施工更加高效和經濟，為我國的公路養護事業的發展起到積極的推動作用。在瀝青路面的預防養護施工中，需要做好裂縫結構的處理，修補坑槽與麻面，進行表面的抗滑作業，處理掉松散的路面結構，并鋪設一層高性能的路面表層結構，實現路面結構總體性能的提升，提高運行效果和質量。

當前應用比較廣泛的預防性養護施工措施有霧封層、石屑封層、超薄冷板封層、薄層瀝青罩面、封縫等。很多國內外的研究機構都開始加強試驗與分析，并總結出合理、有效的養護施工措施，從材料配比、施工工藝的確定、施工技術的管控等方面出發進行控制，以保證施工效果，提高施工水平。通過將瀝青、環氧樹脂這兩種材料進行充分混合，融合二者的優勢，形成立體空間網狀結構，從而延長材料的耐久性，具備較高的高溫穩定性與低溫抗裂性，滿足公路路面的運行要求[4]。

4 水性環氧乳化瀝青封層的施工技術

在具體的應用中，結合工程標準和要求，明確具體的瀝青材料及用量，并在施工環節嚴格按照工藝規范執行，如此才能夠提高該技術的應用效果，滿足瀝青路面的施工標準要求。

4.1 水性環氧乳化瀝青用量的確定

水性環氧乳化瀝青封層膠結料，直接關系到工程的質量與效果。尤其是用量參數，如果用量較小，則其結構厚度無法達到均勻性的標準，且黏結性效果比較小，影響封層結構的抗磨性；如果材料使用量過大，則容易造成結構內部的金剛砂出現嵌擠的情況，致使金剛砂浸入水性環氧乳化瀝青結構內。即使是相同的道路，也會存在不同的路況，所以需要在水性環氧乳化瀝青封層正式施工前，進行必要的現場試驗檢測，以確定最佳使用量，滿足工程的質量標準要求。在該公路項目的其中一個路段進行試驗檢測，對比、分析該路段應用水性環氧瀝青封技術前、后的性能差異，最終確定水性環氧瀝青的使用量為0.7kg/m2。在試驗檢測前，需要對抗滑系數、構造深度、滲水系數等指標進行全面檢查，在涂刷與養護結束后，對整個試驗路段實施性能參數檢測，數據見表1。

表1 水性環氧乳化瀝青封層養護前、后的路面性能對比

根據表1 中的數據分析發現，瀝青路面應用水性環氧乳化瀝青封層養護后，其深度與抗滑值都有明顯升高，抗滑能力顯著提升。經過檢測發現，原路面滲水系數為255mL/min，應用水性環氧乳化瀝青材料開展封閉處理后，達到了養護標準，這一技術可以防止水分進入到結構內，確保結構具備較高的防水能力，延緩了水損害等嚴重病害問題的發生，切實提升了路面結構的整體性與安全性，對路面結構的運行起到了積極作用。

4.2 路面病害預處理

通過對該工程的情況分析可以了解到，在試驗路段內的沉陷結構上應用水性環氧乳化瀝青材料進行填充處理，可以修復裂縫、坑槽等結構問題，確保不會出現嚴重的缺陷和質量問題。

在公路項目中，應結合病害問題的具體情況，實施養護處理，特別是對于有高等級路面要求或施工量比較大的工程項目，更要根據具體的病害問題狀況進行分析和處理，以保證養護工作的順利實施，大幅提升結構的質量水平。此外，為了保證水性環氧乳化瀝青膠結材料和瀝青路面結構的融合性達到要求，黏結能力滿足標準，在項目實施前，應落實瀝青路面處理工作，應用鋼絲刷將表面存在的雜質清除干凈，再使用高壓水槍進行清洗，直至完全符合現場施工標準[5]。

4.3 水性環氧乳化瀝青封層的施工過程

在該次工程項目的實施過程中，選擇了一段3.6km 長的路段應用水性環氧乳化瀝青封層材料進行施工，該路段寬度設定為9m，采取雙向車道的設計方式。

在養護施工環節，先對一側路段封閉處理，養護工作完成后，再對另一側路段結構進行施工，以確保現場交通不會受到影響。想要保證路面表層結構的養護施工符合要求，做好現場材料的均勻性撒布極為重要。在開始撒布前，先選取一定長度的路段進行試驗分析，確定各項技術參數，并結合工程的實際情況調整設備的噴嘴高度、噴射壓力、撒布寬度、行駛速度等方面的參數，以確保整個路段結構的施工質量不會受到任何影響。當進行人工涂刷檢測試驗，確定材料的使用量為0.7kg/m2時，就能夠滿足路面各項性能指標的要求，而為了確保封層養護結構的厚度合格，一般會增加材料的使用量，以滿足運行標準。

因此，將水性環氧瀝青撒布設備的噴嘴高度設定為45cm，撒布寬度為4.25m，撒布車輛的行駛速度為10km/h，現場的水性環氧乳化瀝青膠結材料的單次施工量在0.35～0.4kg/m2之間，以確保兩側的噴灑施工量達到0.7～0.8kg/m2的要求，整個養護施工路段內全部噴灑水性環氧乳化瀝青材料，確保結構的厚度、均勻性符合工程要求，避免存在嚴重的質量問題和缺陷，達到養護技術標準要求。

4.4 施工效果

在該工程項目施工結束后，經過1年的運行，施工單位對該路面進行了質量檢測，主要針對抗滑系數、滲水系數、構造深度等方面進行了檢測，發現各項技術參數都符合工程要求。而后又間隔了半年的時間，進行了水性環氧乳化瀝青封層結構養護施工效果分析測試，結果發現，整個基層結構的性能都得到了明顯提升，特別是在夏季溫度較高的環境下，并沒有出現路面發軟、熔化等嚴重問題，整個路面結構也沒有發生分離、脫落等問題，表明路面性能比較優越。

5 結語

水性環氧乳化瀝青封層技術在實踐中的應用效果非常好。當路面出現麻面、松散等中等嚴重性的病害問題時，應用水性環氧乳化瀝青封層施工后，路面質量水平較高，性能良好，同步應用撒砂技術進行施工時，路面表層結構的抗滑性明顯提升。經過對實際案例進行分析發現，路面經過養護施工后表面性能得到了良好的改善，抗滲性、抗老化性明顯提升，各項技術指標符合工程的運行標準要求，有效提高了交通通行質量。