一、任务来源
市政道路尤其是路口、停车站由于机车频繁的刹车、启动和较长时间的停车作用,传统的沥青路面会出现严重的车辙破坏现象。水损害也是沥青面层早期病害的主要表现形式,唧浆、坑槽出现频率较高。
在城镇道路养护、维修过程中,采用环氧沥青面层施工技术,结合环氧沥青材料本身特性,提高路面使用性能,提高沥青面层刚性、耐疲劳性和水稳定性,提升道路使用性能。
该成果为烟台市市政养护中心自选项目。
二、应用领域和技术原理
1.应用领域
环氧沥青在道路上的应用主要体现在以下几个方面:
(1)道路上尤其是停车站由于车辆频繁的刹车、启动和较长时间的停车作用,传统的沥青路面会出现严重的车辙破坏现象。使用环氧沥青作为铺装材料时,则可以减少这种问题,提高路面使用性能。
(2)环氧沥青具有很好的粘结性能和较大的刚度,因而在高温下的变形很小,表层在经过磨耗之后不会因为泛油而变成光面。这些特点使得在铺筑抗滑磨耗层的时候环氧沥青成为首选的表面铺装材料。
(3)在城镇道路预养护、中小修过程中,采用环氧沥青面层施工工法,结合环氧沥青面层本身特性,提高路面使用性能,以降低地下水毛细上升因素影响,提高沥青混合料刚性、耐疲劳性和水稳定性,提升道路使用性能。
2.技术原理
环氧沥青面层施工技术是采用环氧树脂进行改性的沥青材料配合混合料运用在道路面层,从而赋予沥青面层优良物理、力学性能以及良好的高温稳定性和低温抗裂性,抗车辙、抗疲劳开裂性能,根据试验数据,道路面层马歇尔稳定度≥24KN,60℃动稳定度>7000次/mm,冻融劈裂试验残留强度比>90%。
由于环氧树脂和固化剂的不可逆反应,与普通沥青混合料相比,环氧沥青混合料在成型温度、时间、成型工艺和压实等方面技术要求更为严格,施工工艺更加复杂。
工艺流程:
一是前期对原材料进行检测,确定沥青料符合设计要求。
二是试验配合比,采用 5 个沥青用量进行马歇尔击实试验,按照符合规范规定的沥青用量范围确定最佳沥青用量。并以马歇尔稳定度、车辙试验、冻融劈裂试验确定环氧沥青混合料性能。
三是沥青混合料拌合,提前将环氧沥青运输至拌和站储罐,储罐需要带搅拌功能,在使用环氧沥青前升温至165℃-175℃,并搅拌均匀。集料温度宜控制在180-200℃。环氧沥青混合料出料温度宜在170-180℃。 提前勘察并优选最佳运输路线,运输车辆的运输能力应与摊铺能力相匹配。运输车宜为载重量30-40吨的自卸车,车厢内壁擦涂适量植物油防粘,做好防尘和保温,减少温度损失。
四是摊铺施工,参照常规沥青混合料铺装工艺,多机联铺作业为佳。建议摊铺速度控制在2-4m/min。
五是环氧沥青混合料面层碾压。分初压、复压和终压三阶段。要求“高频、低幅、紧跟、慢压”,切忌低温条件下反复碾压。随摊铺随碾压,初压和复压要低速进行,以免对热料产生推移、开裂,影响混合料施工质量和表面平整度。
三、性能指标
1.环氧沥青混合料按《公路工程集料试验规程》(JTG 3432—2024)、《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG.E51-2009的方法取样,以测定矿料级配、沥青含量。
2.根据《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)进行现场施工,环氧沥青混合料面层摊铺结束后,《城镇道路工程施工与质量验收规范》(CJJ1-2008)标准对压实度、稳定度、抗车辙等各项指标检验。
根据实测数据环氧沥青混凝土面层压实度≥95%,马歇尔稳定度>26KN,抗车辙试验稳定度>7000次/mm。
四、与国内同类技术比较
国外在上个世纪六十年代就有环氧树脂改性沥青材料的研究。1961年,Thomas.F.Mika等人第一次制备了环氧树脂改性沥青材料,相容剂用的是松焦油。后来,出现了单组份和兰组份的环氧树脂改性沥青。早期的环氧沥青主要是作为机场跑道的道面,用来抵抗发动机的燃料和尾气对路面的损坏。1967年,由美国的Adhesive工程公司首次将壳牌环氧沥青用于洛杉矶的Sam-Mateo.Hayward大桥的正交异性桥面铺装。壳牌环氧沥青采用的是慢速固化剂,虽然在铺筑后可以通车,但要完全固化则需要2~6周的时间,视周围环境的温度来定。1979年,Hayashi等提出了先用顺丁烯二酸酐来改性沥青,然后再加入固化剂作为一组份,另一组分为环氧树脂。
日本也在20世纪70年代对环氧沥青混合料进行过广泛的研究,但环氧沥青混合料对温度和时间要求较为苛刻,直到20世纪90年代,日本才解决制备环氧沥青的各种问题,环氧沥青逐步在日本应用。
国内环氧树脂改性沥青材最早是作为涂料或者屋顶铺面材料而不是作为道路或桥梁铺装材料,道桥行业对环氧沥青的研究起步较晚,最早的是上海市政工程管理处和同济大学在1992年到1995年进行的环氧沥青混合料的配制以及力学性能研究。随着2000年南京长江二桥采用美国的环氧沥青铺面之后。2005年南京长江三桥采用了更先进的美国环氧沥青,将使桥面保持良好的平整性、温度适应性、防水性和耐用性,可连续使用10年不需要大修。而在城镇道路上采用环氧沥青混凝土施工技术较少见到有相关报道及资料。
五、成果创新性、先进性
在市政道路沥青面层上创新应用环氧沥青面层施工技术,为有效的解决城市道路车辙、降低水损害早期发生概率提供技术支持。
在配合比实验中,采取级配调试确定集料组成,在确定的级配情况下利用 5 个沥青用量进行马歇尔击实试验,确定最佳沥青用量,并以马歇尔稳定度、车辙试验、冻融劈裂试验确定环氧沥青混合料性能。
通过环氧沥青面层施工技术,达到体现经济效益和环保效益目标。有效的解决了提高沥青混合料水稳定性,减少车辙病害,符合市政工程快速化发展趋势。
六、作用意义
通过环氧沥青面层施工技术,有效的解决了市政道路车辙,唧浆、坑槽水损害等病害发生,提高路面稳定性,延长沥青路面使用寿命,减少道路养护成本的投入。环氧沥青面层施工技术的应用可在保证质量安全的同时节约工程成本,达到体现经济效益和环保效益目标。
七、推广应用的范围、条件和前景
本技术可在市政道路的养护、大修中应用以解决市政道路车辙,唧浆、坑槽水损害等病害发生,提高路面稳定性,延长沥青路面使用寿命,减少道路养护成本的投入。同时在车辆频繁的刹车、启动和较长时间的停车站、路口、公交站亭等部位使用环氧沥青作为铺装材料减少沥青路面车辙病害。
本技术已在烟台市市政养护中心2023年市区道路罩面工程中得到应用,环氧沥青面层施工技术的应用可在保证质量安全的同时节约工程成本,达到体现经济效益和环保效益目标,具有广泛的推广前景。
八、存在的问题
1.环氧沥青的制备时的材料要求及制作的工艺需要严格控制,以使其发挥最优性能。
2.施工时间宜安排在温度高的季节,最好在八至十月份之间进行铺装,这样能更利于环氧沥青混凝土的固化。
一、推广应用的范围、条件和前景
本技术可在市政道路的养护、大修中应用以解决市政道路车辙,唧浆、坑槽水损害等病害发生,提高路面稳定性,延长沥青路面使用寿命,减少道路养护成本的投入。同时在车辆频繁的刹车、启动和较长时间的停车站、路口、公交站亭等部位使用环氧沥青作为铺装材料减少沥青路面车辙病害。
此外,在一些易受腐蚀和磨损严重的路面.诸如汽车库、集装箱原油中转站等地方为了降低破坏,减少修补次数,也可使用本施工技术来铺装路面。
本技术已在烟台市市政养护中心2023年市区道路罩面工程中得到应用,环氧沥青面层施工技术的应用可在保证质量安全的同时节约工程成本,达到体现经济效益和环保效益目标,具有广泛的推广前景。
二、推广措施
1.技术论文发表
通过撰写高质量的技术论文,并发表在相关领域的权威期刊上。重点突出科技成果的创新性和实用性,吸引学术界和产业界的关注。
2.学术会议报告
邀请行业领域专家参加学术会议,并进行科技成果的报告。通过学术会议的平台,可以与专家学者进行深入交流,获取更多的反馈和建议。
3.科技成果展览
参加科技成果展览会,并搭建展台展示自己的科技成果。在展览会上,科技机构可以与潜在合作伙伴进行面对面的交流和洽谈。
4.媒体推广
利用大众媒体的力量,进行科技成果的推广将科技成果传递给更多的受众群体。
5.科技成果路演
组织科技成果路演活动,邀请投资机构、产业界代表等到场观摩。
三、存在的问题和改进意见
1.环氧沥青的制备时的材料要求及制作的工艺需要严格控制,以使其发挥最优性能。
2.施工时间宜安排在温度高的季节,最好在八至十月份之间进行铺装,这样能更利于环氧沥青混凝土的固化。