环氧沥青混合料桥面铺装层施工参数确定与检测分析

杨树春

江苏中基工程技术研究有限公司，江苏 南通 226300

环氧沥青混合料在我国的路面铺设过程中的应用十分广泛，该材料具有较强的耐腐蚀性，强度和刚度都较高，相比于基质沥青混合料具有较高的稳定性和抗疲劳性能。该材料在20世纪60年代生产于美国和加拿大等西方国家，20世纪90年代我国开始了环氧沥青混合料的研究，经过几十年的大量试验研究，取得了较为明显的试验成果，且该材料广泛应用于桥梁的铺装层。环氧沥青混合料的拌和采用温拌技术，温度控制在110～120℃，摊铺时间应低于50min，可见环氧沥青混合料对施工条件的要求较高。我国国土面积广阔，跨越温度带较多，温度差异较大，在进行施工时质量很难控制，因此施工过程中应对材料的施工时间、施工温度等进行检测。

1 混合料特性

1.1 热固性

环氧沥青混合料与普通混合料的不同在于环氧沥青混合料在高温条件下不会产生车辙，使用过程中在荷载的作用下其密实度不会产生较大的变化。该材料的这种属性称为热固性。环氧沥青混合料在进行级配设计时采用的是密级配，能够确保其具有较好的压实度，抗滑性能较好。在施工过程中表层混合料被磨损后，粗集料可形成强度较高的抗磨耗层。通过对环氧沥青混合料与SMA沥青混合料进行对比发现，环氧沥青混合料做铺装层时，随使用年限的增长，抗滑性能表现越来越好，而SMA沥青混合料呈相反的变化规律。

1.2 孔隙率

环氧沥青混合料密实度较高，同时具有较好的抗滑性能，配合比设计时孔隙率小于3%时，有利于提高材料的水稳定性和耐久性。

1.3 非线性疲劳

通过对试件进行疲劳试验发现，该材料的疲劳性能呈非线性变化。当应变水平较低时，混合料的耐久性不会再出现损伤变化；当应变水平较高时，混合料的耐久性损伤程度加快。

1.4 裂缝自愈合能力

环氧沥青由于自身存在热固性，因此材料的自愈合能力较差，当铺装层产生裂缝后，环氧沥青混合料不会进行自我修复，而是表现出松散等病害。对裂缝进行相应的修补后可继续使用，但裂缝的产生会影响路面的使用年限。

2 施工参数的确定

2.1 温度的确定

混合料的和易性主要受沥青黏度的影响，而沥青黏度的影响因素有很多，主要有施工温度和施工时间。为确定温度变化对环氧沥青黏度的影响，文章对该材料的温度变化进行了相应的分析，试验中设定温度分别为160℃、170℃、180℃、190℃，通过收集不同温度下，材料黏度随时间变化的数据来确定施工温度。数据处理结果如图1所示。

图1 黏度变化图

通过图1中的曲线变化可知，当温度保持不变时，时间增长时，环氧沥青的黏度表现出增长的趋势；增长速率最快的时间段集中于20～40min，且变化规律呈线性变化。40min以后，黏度速率开始缓慢增长。通过不同时间段的纵向比较可知，当温度为160℃时，黏度增长较快，速率增长也较快。根据材料和易性指标的要求，黏度不应大于3000mPa·S，根据图1中各条曲线的变化规律可知具体施工时，环氧沥青混合料的温度应控制在170～190℃，温度较高会使沥青出现老化现象。

2.2 施工时间的确定

对环氧沥青混合料的耐久性和抗滑性进行综合分析，并对材料的级配进行合理选择，以上矿料级配进行马歇尔试件的制备，通过控制沥青用量来组成不同组的马歇尔试件，然后进行相关试验，通过配合比设计可知混合料的最佳油石比为7.2%。

在设计混合料配合比时，主要的影响指标为空隙率和稳定度。环氧沥青混合料的设计要求为空隙率不大于3%、稳定度不小于40kN。结合项目特点，施工温度应选择175℃，施工时间为30～120min，试件在标准条件下养护后得到的空隙率和稳定度的变化如图2、图3所示。由图2可知，当时间为30min时，对应空隙率为2.4%；当时间为120min时，对应空隙率为3%。通过数值变化规律和规范要求可知满足空隙率小于3%的要求。由图3可知，当时间为30min时，对应稳定度为49kN；当时间为120min时，对应稳定度为97kN。通过数值变化规律和规范要求可知，环氧沥青混合料满足稳定度大于40kN的要求。

图2 空隙率变化图

图3 稳定度变化图

2.3 强度变化

混合料强度的变化主要受施工温度和施工时间的影响较大，文章为确定温度和时间对混合料强度影响变化规律，进行了以下试验：研究对象为在175℃条件下由混合料制备而成的试件，保温时间分别设定为30min、60min、90min、120min，对试件的强度、稳定度进行测定，试验结果如表1所示。

表1 试验结果

由表1可知，混合料的成型温度相同时，保温时间对混合料强度的影响不大。在施工过程中为保证混合料的压实效果，应尽早进行摊铺碾压。

3 质量检测

3.1 工程概况

文章依托于城市建设中的某大桥，该桥长度为420m，宽度为39m，结构采用现浇箱梁。铺装层采用环氧沥青混合料。施工前已对相关施工参数进行确定，且对混合料进行优化（EA-10优），完工后对以下指标进行检测：构造深度、抗滑系数、层间黏结状况。

3.2 检测结果分析

在进行桥梁铺装层施工时，选取长50m、宽15m的试验段，相关指标检测结果如表2所示。

表2 检测试验结果

由表2可知，进行级配优化后铺装层的构造深度由0.42mm增加到0.55mm，抗滑系数由48增加到61，且层间黏结状态良好，说明桥面铺装层符合规范要求。

4 结论

文章通过对环氧沥青混合料进行分析，得出了以下结论：（1）该混合料具有热固性、孔隙率小、非线性疲劳变化、自愈合能力差的特性；（2）环氧沥青混合料的施工温度应控制在170～180℃，施工时间应为30～120min，通过试验证明，在该时间段内，沥青混合料的稳定度和孔隙率符合要求。通过对强度进行研究表明，材料的保温时间对混合料强度影响不大；（3）经工程实例对混合料的质量进行检测后表明，优化后的混合料的构造深度、抗滑系数均有所提高，层间黏结状态良好。