水性环氧乳化沥青含砂雾封层性能分析及应用

陈 波 赵 云

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 400067)

0 引言

钢桥桥面铺装的预防性养护是近几年公路特殊铺装养护领域的研究热点。王睿、傅栋梁、钱振东等[1,2]分别采用雾封层、微表处作为钢桥面铺装的预防性养护措施，得出雾封层技术在钢桥桥面铺装养护中是可行的。

近几年，新型雾封层材料的研发也是各大院校和科研单位研究的热点，如郑敏楠、盛飞等[3,4]研究得出与普通含砂雾封层相比，水性环氧含砂雾封层具有更优的耐磨性、耐久性和抗滑性；曾德亮[6]在广西实施了水性环氧乳化沥青雾封层，得出水性环氧类材料的25 ℃粘结强度2.5 MPa，比普通乳化沥青提高500%。综上所述，水性环氧的掺入能有效提高雾封层的路用性能，但未见水性环氧乳化沥青含砂雾封层用于桥面养护的文献报道。

1 水性环氧乳化沥青含砂雾封层的制备及试验

1.1 原材料

1)水性环氧树脂。

本文采用的水性环氧树脂乳液为成都某厂生产，固含量(质量分数，本文所涉及的固含量、配比等均为质量分数或质量比)为55%。

2)固化剂。

活泼氢当量为220，pH值为9.5～10.5，固含量为55%，配比为m(水性环氧树脂乳液)∶m(固化剂)=4∶1。

3)乳化沥青。

固含量为62%，其各项指标满足规范要求。

4)石英砂。

分别选用河北灵寿县某厂生产的目数为150的石英砂，密度为2.65 g/cm3。

5)有机硅藻土。

为湖北某厂的钠基硅藻土，目数为1 000目。

1.2 雾封层配合比设计

分别设计了4组雾封层配比，具体配比见表1。

1.3 试验方案

1)粘结力试验：测试25 ℃雾封层的粘结力。

2)耐磨性试验：测试25 ℃雾封层的耐磨性能。

3)凝胶时间：测试25 ℃，45 ℃下雾封层的凝结时间，用于判断其可拌合时间。

表1 水性环氧乳化沥青含砂雾封层配比

2 雾封层试验结果分析

2.1 粘结力试验

按表1配比测试25 ℃下水泥试块的拉拔强度，每组试验平行试件为5个，试验结果取平均值，如表2所示。

表2 拉拔强度测试结果

由表2的试验结果得出：雾封层的黏结性能随着水性环氧树脂掺量的增加而提高，当水性环氧树脂掺量为40%时，25 ℃黏结强度最大，分析其原因为水性环氧树脂的固化物与水泥块基面形成牢固的交联结构网络，随着固化物的增多，其交联结构强度也随之增强。

2.2 耐磨性试验

按照表1的配比，测试了雾封层25 ℃下的耐磨性，其结果见表3。

表3 耐磨性测试结果

由表3的试验结果得出：雾封层的质量损失随着水性环氧掺量的增加而降低，其中4号的质量损失最小，由此可见雾封层的耐磨性与环氧掺量密切相关，其原因为环氧固化物的增多提高了雾封层与界面的粘附力，同时增强了雾封层的内部网络结构，进而提高了耐磨性。

2.3 凝胶时间试验

按照表1的配比，测试了雾封层25 ℃，45 ℃下的凝胶时间，其结果见表4。

表4 凝胶时间测试结果

由表4的试验结果得出：在同一温度下，随着环氧掺量的增加，雾封层的凝胶时间也随之缩短，在同一环氧掺量下，雾封层的凝胶时间随着温度的升高而缩短，4号在45 ℃下的凝 胶时间不足10 min，因此难以满足施工操作要求，因此，环氧掺量不宜超过25%。

3 重庆某长江大桥桥面铺装雾封层施工

3.1 雾封层施工工艺及质量控制

1)施工前准备。

a.桥面清洁：首先进行桥面清扫，去除碎屑、泥土、砂砾等异物，并保持桥面干燥，施工时表面温度宜在15 ℃以上，相对湿度控制在80%以下为宜；

b.施工配套保护：清扫完毕后，采用特定胶带对标志标线，中央分隔带护栏及桥面附属设施进行保护，以防止雾封层材料在施工过程中飞溅造成黑色污染；同时做好交通组织工作，防止车辆闯入施工区域；

c.施工装备及人员：由于当前国内外并无多组分混合喷涂机，本项目采用人工喷涂，单次喷涂宽度为3.5 m，喷涂最大效率为3 000 m2/(d·班组)。

2)施工过程控制。

a.双组分材料混合：雾封层材料为双组分，在施工开始前，采用小型自动搅拌机对双组分材料进行充分搅拌混合，同时与施工进度相结合即在凝胶时间内的喷涂量为一次搅拌量，充分搅拌后进行喷涂施工；

b.喷涂过程控制：严格控制喷涂量，即0.8 kg/m2～1.0 kg/m2，同时控制喷涂均匀度，操作手在喷涂过程中保持行走匀速，同时喷枪高度、扇面等一致；

c.施工完毕后养护：由于雾封层材料是反应型，其交联过程比普通非反应型材料时间长，施工完毕后开放交通的时间须根据当日气温情况和交通情况及时调整，一般不宜小于5 h。

3.2 施工工后检测

工后检测：雾封层施工完毕后需对工作面进行质量检测，本项目分别采用摆式仪和拉拔仪对雾封层进行BPN和拉拔强度检测，检测结果见表5。

表5 雾封层工后检测

4 结论

1)经过室内试验评价，推荐雾封层的配比为水性环氧+固化剂∶乳化沥青∶石英砂∶硅藻土∶水=25∶100∶30∶8∶20；

2)经过在工程实施得出，BPN均值为72，拉拔强度为2.25 MPa，具有良好的抗滑性能和耐磨性能，同时雾封层的实施能有效延长铺装的服役寿命，提高行车视觉美观度，具有良好的社会效益和经济效益。