盧飛宇（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東　廣州　510000）

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路面用環(huán)氧瀝青混凝土性能研究

盧飛宇（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東廣州510000）

為了研究路面用環(huán)氧瀝青混凝土的性能特點(diǎn)，本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)行了路面用環(huán)氧瀝青混凝土與SBS改性瀝青混凝土的力學(xué)性能、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性對(duì)比，并進(jìn)行了綜合經(jīng)濟(jì)效益分析。研究表明，路面用環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)異的力學(xué)和路用性能，作為高速公路路面鋪裝材料具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

瀝青路面；環(huán)氧瀝青混凝土；性能研究

1　引言

環(huán)氧瀝青混凝土按使用場(chǎng)合分為鋼橋面用環(huán)氧瀝青混凝土、水泥混凝土橋面用環(huán)氧瀝青混凝土和路面用環(huán)氧瀝青混凝土。其中鋼橋面用環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)異的力學(xué)性能，高低溫穩(wěn)定性、耐疲勞性能等，并已在鋼橋面鋪裝中得到廣泛應(yīng)用，取得良好的效果。而路面用環(huán)氧瀝青混凝土在高速公路中的應(yīng)用比較少，因此深入開(kāi)展對(duì)路面用環(huán)氧瀝青混凝土的性能研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究以廣東省在建項(xiàng)目平遠(yuǎn)（贛粵界）至興寧高速公路為依托，對(duì)路面用環(huán)氧瀝青混凝土的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究并對(duì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。

2　材料性能

2.1環(huán)氧瀝青

采用江蘇句容寧武科技開(kāi)發(fā)有限公司生產(chǎn)的M-11雙組分環(huán)氧瀝青。該路面用環(huán)氧瀝青由A、B組分組成，A組分為液態(tài)雙氧樹(shù)脂，B組分為瀝青、固化劑及添加劑組成的混合物。M-11環(huán)氧瀝青由組分A和組分B按重量比1：11.5混合制得。其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1～2。

表1　環(huán)氧瀝青A組分技術(shù)要求

表2　環(huán)氧瀝青B組分技術(shù)要求

2.2集料及礦粉

粗集料應(yīng)選擇潔凈、干燥，具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性的材料，經(jīng)優(yōu)選采用玄武巖集料，其粒徑規(guī)格有3～5mm、5～10mm、10～15mm三種。細(xì)集料采用機(jī)制砂，規(guī)格為0～3mm。礦粉由石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到。粗細(xì)集料及礦粉的各項(xiàng)指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的要求。

表3　集料及礦粉密度

2.3環(huán)氧瀝青混合料

本項(xiàng)目GAC-16C環(huán)氧瀝青混合料采用馬歇爾配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)時(shí)集料加熱到120℃，環(huán)氧瀝青組分A加熱到90℃，環(huán)氧瀝青組分B加熱到120℃，在得到最佳級(jí)配和油石比下，制作馬歇爾試件，將試件于120℃恒溫12h進(jìn)行固化，然后檢測(cè)環(huán)氧瀝青混合料固化后的體積指標(biāo)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4～5。

表4　設(shè)計(jì)級(jí)配結(jié)果

表5　固化后混合料體積指標(biāo)

3　環(huán)氧瀝青混合料性能試驗(yàn)

本項(xiàng)目正常路段采用SBS改性瀝青GAC-16C瀝青混合料，環(huán)氧瀝青試驗(yàn)路采用的是M-11環(huán)氧瀝青GAC-16C混合料，分別按最佳油石比和級(jí)配制作混合料，然后進(jìn)行各項(xiàng)性能對(duì)比試驗(yàn)。

3.1馬歇爾穩(wěn)定度

馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)方法是評(píng)價(jià)瀝青混合料強(qiáng)度指標(biāo)的最基本也是最重要的一個(gè)方法。試驗(yàn)分兩組，SBS改性瀝青混合料馬歇爾試件在常溫下養(yǎng)護(hù)24h進(jìn)行穩(wěn)定度試驗(yàn)；試驗(yàn)路M-11環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試件，在120℃溫度下養(yǎng)護(hù)12h，固化后進(jìn)行穩(wěn)定度試驗(yàn)。

表6　混合料馬歇爾穩(wěn)定度對(duì)比表

M-11環(huán)氧瀝青混合料在120℃溫度下固化，模擬的是混合料鋪筑完的后期強(qiáng)度。從表6可見(jiàn)，環(huán)氧瀝青混合料固化后在流值上與SBS改性瀝青混合料大致相同，而穩(wěn)定度卻明顯高于后者。

3.2抗拉強(qiáng)度

采用劈裂試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)兩種瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度，劈裂試驗(yàn)主要用于測(cè)定混合料在劈裂破壞或處于彈性階段時(shí)的力學(xué)性質(zhì)。試驗(yàn)溫度為25℃，加載速率為50mm/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　混合料劈裂試驗(yàn)對(duì)比表

從表7可見(jiàn)，環(huán)氧瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料具有更好的抗拉強(qiáng)度，在相同的荷載作用下能更有效抵抗路面開(kāi)裂的機(jī)率。

3.3高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性反映了混合料抵抗路面車轍、推擠、擁抱等病害的能力，本文采用車轍試驗(yàn)檢測(cè)動(dòng)穩(wěn)定度來(lái)對(duì)比兩種材料的高溫性能。車轍板試件尺寸采用300mm×300mm×50mm，試驗(yàn)溫度為60℃，輪壓為0.7MPa，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

表8　混合料車轍試驗(yàn)對(duì)比表

從車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，在60℃條件下環(huán)氧瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于SBS改性瀝青混合料，而且60min累計(jì)變形只有0.25mm。說(shuō)明環(huán)氧瀝青混合料高溫穩(wěn)定性更好，具有更好的抗車轍能力。

3.4低溫抗裂性能

瀝青是一種溫度敏感性材料，隨著溫度的降低，變形能力也隨之下降，導(dǎo)致瀝青混合料在溫度應(yīng)力的作用下產(chǎn)生收縮裂縫。本研究采用低溫彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。試驗(yàn)溫度為-15℃，小梁試件尺寸為30mm×35mm× 250mm，加載速率為50mm/min，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9　低溫彎曲試驗(yàn)對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明環(huán)氧瀝青混合料在低溫情況下，比SBS改性瀝青混合料具有更好的變形能力，能夠更有效的抵抗低溫收縮開(kāi)裂。

3.5水穩(wěn)定性

瀝青混合料的抗水損害能力，對(duì)路面的耐久性至關(guān)重要，因此本文采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)兩種混合料的水穩(wěn)定性，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。

表10　混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)對(duì)比表

從表10的數(shù)據(jù)可以看出，環(huán)氧瀝青混合料的抗水損害能力高于SBS改性瀝青混合料。一方面是由于環(huán)氧瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率小，礦料和瀝青相對(duì)接觸面積較大，另一方面是由于環(huán)氧瀝青固化后，瀝青與集料之間的粘結(jié)力更強(qiáng)，能夠更好的防止水侵入造成的瀝青從集料表面剝落。

4　經(jīng)濟(jì)性分析

路面用環(huán)氧瀝青混凝土未在高速公路路面施工中得到大規(guī)模應(yīng)用，一方面是由于環(huán)氧瀝青混凝土對(duì)施工條件要求嚴(yán)格，需要較高的施工水平，另一方面是環(huán)氧瀝青混凝土的單價(jià)相對(duì)較高。但通過(guò)混合料的性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧瀝青混凝土具有更好的力學(xué)和路用性能，在相同的路面設(shè)計(jì)要求下，可以減少結(jié)構(gòu)層厚度，從而降低工程造價(jià)，并且可以縮減工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

以平興高速為例，對(duì)環(huán)氧瀝青試驗(yàn)段造價(jià)和正常路段進(jìn)行對(duì)比。環(huán)氧瀝青試驗(yàn)路采用5.0cm環(huán)氧瀝青GAC-16C上面層，7.0cmSBS改性瀝青 GAC-25C下面層；正常路段采用4.5cmGAC-16C（SBS改性瀝青）上面層，5.5cmGAC-20C（SBS改性瀝青）中面層，7.0cmGAC-25C（70#瀝青）下面層。現(xiàn)將試驗(yàn)路與正常路段單幅1km造價(jià)進(jìn)行對(duì)比，單幅寬11.25m，數(shù)據(jù)見(jiàn)表11。

從表11的數(shù)據(jù)可以看出，本項(xiàng)目試驗(yàn)路每公里單幅造價(jià)比正常路段低7.7萬(wàn)元，說(shuō)明環(huán)氧瀝青混凝土不僅具有良好的使用性能，而且綜合經(jīng)濟(jì)效益更好。

表11　1km路面造價(jià)對(duì)比表（單幅）

5　結(jié)語(yǔ)

（1）路面用環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)良的力學(xué)性能和路用性能，作為路面鋪裝材料具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在高溫穩(wěn)定性強(qiáng)，能有效抵抗路面變形，減少車轍和擁抱的發(fā)生；具有優(yōu)秀的低溫變形能力，能減少路面低溫收縮裂縫的產(chǎn)生；具有良好的粘結(jié)性，減少路面水損害的發(fā)生。

（2）雖然環(huán)氧瀝青混凝土的單價(jià)較高，但由于環(huán)氧瀝青混凝土具備性能優(yōu)勢(shì)，在路面厚度設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)減少結(jié)構(gòu)層厚度，并減少后期養(yǎng)護(hù)成本，因此路面采用環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。而推廣環(huán)氧瀝青混凝土在高速公路路面中的大規(guī)模應(yīng)用，更重要的是解決環(huán)氧瀝青施工難度大的問(wèn)題，更多的從施工組織、施工工藝方面進(jìn)行研究。

［1］《道路與橋梁鋪裝用環(huán)氧瀝青材料通用技術(shù)條件》（GB/T20598-2014）.

［2］呂偉民.國(guó)內(nèi)外環(huán)氧瀝青混凝土材料的研究與運(yùn)用［J］.石油瀝青，1993（3）：16～21.

［3］羅 桑，錢振東.環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝材料低溫性能研究［J］.公路，2010，156～120.

［4］黃 曉，程 剛，黃 衛(wèi).環(huán)氧瀝青混凝土性能研究.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，21～24.

［5］李璐，郝增恒，盛興躍，等.環(huán)氧改性瀝青的相容性及路用性能研究［J］中外公路，2013，283～286.

［6］朱義銘.國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青混合料性能研究［D］.東南大學(xué)，2006.

［7］劉浪.環(huán)氧瀝青材料及混合料性能［D］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2012.

盧飛宇（1976-），男，工程師，主要從事高速公路路面施工工作。

TU528.42

A

2095-2066（2016）14-0164-02

2016-1-11