常溫環(huán)氧瀝青混合料的研究與應(yīng)用

劉 斌，申鐵軍

(山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000)

1 常溫環(huán)氧瀝青作用機(jī)理

常溫環(huán)氧瀝青材料具有粘結(jié)強(qiáng)度高、滲透性好、易于施工、性價(jià)比高的特點(diǎn)，屬于最新一代的防水粘結(jié)材料，它以一定比例的改性環(huán)氧樹脂聚合物乳液、改性多元胺固化劑、水性高分子改性劑和改性乳化瀝青類材料混合而成，環(huán)氧與瀝青分子交聯(lián)形成連續(xù)相，化學(xué)固化成型。謝偉等認(rèn)為以水為溶劑，安全環(huán)保，常溫施工，滲透性好，高低溫穩(wěn)定性好，粘結(jié)及抗剪切強(qiáng)度高，防水效果好。常溫環(huán)氧瀝青粘結(jié)層材料是水性化的環(huán)氧瀝青材料，產(chǎn)品用有專利的反應(yīng)型親水助劑，通過(guò)相反轉(zhuǎn)法制備水性化的環(huán)氧樹脂。結(jié)合采用乙烯多胺，聚醚胺，環(huán)氧樹脂等原料，生產(chǎn)具有增強(qiáng)乳化功能的專用環(huán)氧樹脂固化利、特制的乳化瀝青，功能性添加利等復(fù)合制備出常溫環(huán)氧瀝青材料。李梅芳等認(rèn)為材料中的環(huán)氧樹脂與瀝青分子交聯(lián)形成連續(xù)相，化學(xué)固化成型，成品安全環(huán)保、施工環(huán)境限制少，溫度要求小，抗?jié)B透性好，具備較好的高低溫穩(wěn)定性，粘結(jié)及抗剪切強(qiáng)度高，防水效果極佳。

2 常溫環(huán)氧瀝青混合料路用性能研究

(1)常溫環(huán)氧瀝青路面結(jié)構(gòu)性能研究。利用常溫環(huán)氧瀝青材料的滲透性和高粘結(jié)性，對(duì)孔隙進(jìn)行封閉并使其與上層瀝青熱拌混凝土緊密聯(lián)結(jié)，提高混合料的水穩(wěn)定性，強(qiáng)化層間結(jié)合使得瀝青面層形成連續(xù)體系，達(dá)到延長(zhǎng)路面使用壽命的目的。

(2)各類常溫環(huán)氧瀝青結(jié)構(gòu)層路用性能(防水、粘結(jié)、磨耗)研究。常溫環(huán)氧瀝青用于層間粘結(jié)料，提高路面結(jié)構(gòu)防滲功能并強(qiáng)化瀝青面層連續(xù)體系，減小瀝青面層彎拉應(yīng)變、緩解瀝青面層疲勞開裂。

(3)在適合條件下，適當(dāng)增加冷再生層的厚度，乳化瀝青冷再生層加上常溫環(huán)氧瀝青抗滑復(fù)合封層可以極大提升乳化瀝青冷再生層使用價(jià)值。常溫環(huán)氧用于表面磨耗層，提高路面抗滑性能減少交通事故，同時(shí)延長(zhǎng)路面使用壽命。

(4)顆粒級(jí)配、質(zhì)量控制檢查要求、頻度和項(xiàng)目見表1、表2。

表1 常溫環(huán)氧瀝青混合料顆粒級(jí)配范圍表

表2 常溫環(huán)氧瀝青結(jié)構(gòu)層質(zhì)量控制檢查要求、頻度和項(xiàng)目

續(xù)表2

3 常溫環(huán)氧瀝青混合料的應(yīng)用

(1)用于柔性基層

常溫環(huán)氧瀝青抗滑復(fù)合封層，取代熱拌瀝青混凝土面層，直接用于道路改造，提高路面耐水性和路面結(jié)構(gòu)整體協(xié)同受力特性，半剛性基層排水效果及水敏感性較差，此類結(jié)構(gòu)一旦開始破壞，路面壽命將呈現(xiàn)出急劇減少的趨勢(shì)，因此，半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的壽命短、早期破壞也就不可避免。由于國(guó)外主要的發(fā)達(dá)國(guó)家大多使用柔性基層瀝青路面，而且對(duì)于越重交通下，也少使用半剛性基層，不可否認(rèn)的是，以集配碎石基層為代表的柔性基層所具有的較少早開裂。

(2)用于粘結(jié)層與上封層

常溫環(huán)氧瀝青防水粘結(jié)層材料可用于各等級(jí)瀝青混凝土路面的層間粘結(jié)、水泥混凝土路面“白改黑”層間粘結(jié)，鋼橋面及水泥混凝土橋面的防水粘結(jié)等，與專用骨料結(jié)合做耐磨抗滑的上封層。可將路面各層結(jié)構(gòu)粘結(jié)成一個(gè)整體，增加路面承載能力，延長(zhǎng)道路使用壽命。通過(guò)增設(shè)常溫環(huán)氧瀝青固化防水聯(lián)結(jié)層及常溫環(huán)氧瀝青抗滑復(fù)合封層，可以確保整個(gè)路面冷再生結(jié)構(gòu)層發(fā)揮其應(yīng)有的結(jié)構(gòu)承載力水平，不僅材料性能上超越傳統(tǒng)的乳化瀝青冷再生，而且其綜合成本仍然低于乳化瀝青冷再生+乳化瀝青粘層的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。

4 常溫環(huán)氧瀝青技術(shù)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

(1)工程實(shí)例

陜西省西安至閻良高速公路原路面結(jié)構(gòu)形式為上面層4 cm AK-16型，中面層5 cm AC-20I型，下面層6 cm AC-25II型，基層為20 cm水泥、粉煤灰穩(wěn)定砂礫，底基層28 cm二灰穩(wěn)定土，經(jīng)過(guò)10年運(yùn)營(yíng)期后不同程度地出現(xiàn)路面沉陷、車轍、推移、裂縫等病害。經(jīng)專家評(píng)審確定處置方案為水泥、粉煤灰砂礫基層不做翻修，只表面進(jìn)行銑刨拉毛處理后鋪筑8 cm常溫環(huán)氧瀝青混合料作為柔性基層，6 cm常溫環(huán)氧瀝青混凝土作為下面層，5 cm AC-20作為中面層，最后鋪筑4 cm的AC-13瀝青混凝土作為上面層。

(2)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益

常溫環(huán)氧瀝青的直接節(jié)能主要體現(xiàn)在減少石料加熱所需要的燃料消耗，以及就地取材，節(jié)約石料開采、生產(chǎn)、運(yùn)輸過(guò)程中的燃油消耗，同時(shí)不僅節(jié)能減排取得很好的效果，在原材料(瀝青，碎石)消耗及減少土地占用等方面效果十分明顯。可節(jié)約30%左右的成本，節(jié)省加熱能源60%以上，減少二氧化碳排放量80%以上，縮短20%工期，極大提高施工效率。常溫環(huán)氧瀝青封層技術(shù)取代熱拌瀝青混合料鋪筑面層，除節(jié)省加熱成本、減少排放污染外，直接材料成本可節(jié)約50%以上。

5 常溫環(huán)氧瀝青抗滑復(fù)合封層特點(diǎn)

(1)持久的抗滑性能。使用環(huán)氧瀝青封層技術(shù)可使路面的BPN值長(zhǎng)期維持在60左右，有效保證路面的高抗滑性能。

(2)防水性能優(yōu)異。材料固化前粘度低，滲透性強(qiáng)，能滲入路表空隙和微裂縫，固化后粘結(jié)性強(qiáng)，與原路面嵌入式融為一體，對(duì)處治后的路表形成薄層保護(hù)，防止雨水滲入路面造成水損害。

(3)防腐性能優(yōu)異。材料具有優(yōu)異的化學(xué)惰性，能隔絕酸、堿、鹽及油污對(duì)原路面的污染侵蝕。尤其是隔絕融雪劑和車輛尾氣、漏油對(duì)路面的腐蝕。

(4)降噪性能優(yōu)異。材料能降低行車噪音，提高行車舒適性。

(5)固廢利用。可使用礦渣作為耐磨、硬質(zhì)抗滑集科用于道路表面抗滑功能層，積極響應(yīng)國(guó)家政策，開辟一條固廢材料利用的新途徑。

(6)綠色環(huán)保。材料是一種水性的新型綠色環(huán)保型材料，其VOC含量遠(yuǎn)低于室內(nèi)裝飾材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不含重金屬成分，且冷法施工，對(duì)施工人員無(wú)傷害。

6 結(jié)束語(yǔ)

此項(xiàng)技術(shù)減少交通管制的困難，加快了通車時(shí)間，可早日開放交通帶來(lái)的社會(huì)效益，掃除了泡沫瀝青技術(shù)發(fā)展的進(jìn)口設(shè)備高投入障礙，為泡沫瀝青技術(shù)在我國(guó)的普及發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。