路面用环氧沥青混凝土性能研究

卢飞宇（广东省长大公路工程有限公司，广东　广州　510000）



路面用环氧沥青混凝土性能研究

卢飞宇（广东省长大公路工程有限公司，广东广州510000）

为了研究路面用环氧沥青混凝土的性能特点，本文通过室内试验，进行了路面用环氧沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土的力学性能、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性对比，并进行了综合经济效益分析。研究表明，路面用环氧沥青混凝土具有优异的力学和路用性能，作为高速公路路面铺装材料具有良好的综合经济效益。

沥青路面；环氧沥青混凝土；性能研究

1　引言

环氧沥青混凝土按使用场合分为钢桥面用环氧沥青混凝土、水泥混凝土桥面用环氧沥青混凝土和路面用环氧沥青混凝土。其中钢桥面用环氧沥青混凝土具有优异的力学性能，高低温稳定性、耐疲劳性能等，并已在钢桥面铺装中得到广泛应用，取得良好的效果。而路面用环氧沥青混凝土在高速公路中的应用比较少，因此深入开展对路面用环氧沥青混凝土的性能研究具有重要的理论意义和应用价值。本研究以广东省在建项目平远（赣粤界）至兴宁高速公路为依托，对路面用环氧沥青混凝土的性能进行试验研究并对经济效益进行分析。

2　材料性能

2.1环氧沥青

采用江苏句容宁武科技开发有限公司生产的M-11双组分环氧沥青。该路面用环氧沥青由A、B组分组成，A组分为液态双氧树脂，B组分为沥青、固化剂及添加剂组成的混合物。M-11环氧沥青由组分A和组分B按重量比1：11.5混合制得。其主要技术标准见表1～2。

表1　环氧沥青A组分技术要求

表2　环氧沥青B组分技术要求

2.2集料及矿粉

粗集料应选择洁净、干燥，具有足够的强度和耐磨性的材料，经优选采用玄武岩集料，其粒径规格有3～5mm、5～10mm、10～15mm三种。细集料采用机制砂，规格为0～3mm。矿粉由石灰岩经磨细得到。粗细集料及矿粉的各项指标符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求。

表3　集料及矿粉密度

2.3环氧沥青混合料

本项目GAC-16C环氧沥青混合料采用马歇尔配合比设计方法进行设计，试验时集料加热到120℃，环氧沥青组分A加热到90℃，环氧沥青组分B加热到120℃，在得到最佳级配和油石比下，制作马歇尔试件，将试件于120℃恒温12h进行固化，然后检测环氧沥青混合料固化后的体积指标，试验数据见表4～5。

表4　设计级配结果

表5　固化后混合料体积指标

3　环氧沥青混合料性能试验

本项目正常路段采用SBS改性沥青GAC-16C沥青混合料，环氧沥青试验路采用的是M-11环氧沥青GAC-16C混合料，分别按最佳油石比和级配制作混合料，然后进行各项性能对比试验。

3.1马歇尔稳定度

马歇尔稳定度试验方法是评价沥青混合料强度指标的最基本也是最重要的一个方法。试验分两组，SBS改性沥青混合料马歇尔试件在常温下养护24h进行稳定度试验；试验路M-11环氧沥青混合料马歇尔试件，在120℃温度下养护12h，固化后进行稳定度试验。

表6　混合料马歇尔稳定度对比表

M-11环氧沥青混合料在120℃温度下固化，模拟的是混合料铺筑完的后期强度。从表6可见，环氧沥青混合料固化后在流值上与SBS改性沥青混合料大致相同，而稳定度却明显高于后者。

3.2抗拉强度

采用劈裂试验来检测两种沥青混合料的抗拉强度，劈裂试验主要用于测定混合料在劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质。试验温度为25℃，加载速率为50mm/min，试验结果见表7。

表7　混合料劈裂试验对比表

从表7可见，环氧沥青混合料比SBS改性沥青混合料具有更好的抗拉强度，在相同的荷载作用下能更有效抵抗路面开裂的机率。

3.3高温稳定性

高温稳定性反映了混合料抵抗路面车辙、推挤、拥抱等病害的能力，本文采用车辙试验检测动稳定度来对比两种材料的高温性能。车辙板试件尺寸采用300mm×300mm×50mm，试验温度为60℃，轮压为0.7MPa，试验数据见表8。

表8　混合料车辙试验对比表

从车辙试验数据来看，在60℃条件下环氧沥青混合料的动稳定度远大于SBS改性沥青混合料，而且60min累计变形只有0.25mm。说明环氧沥青混合料高温稳定性更好，具有更好的抗车辙能力。

3.4低温抗裂性能

沥青是一种温度敏感性材料，随着温度的降低，变形能力也随之下降，导致沥青混合料在温度应力的作用下产生收缩裂缝。本研究采用低温弯曲试验评价沥青混合料的低温抗裂性能。试验温度为-15℃，小梁试件尺寸为30mm×35mm× 250mm，加载速率为50mm/min，试验结果见表9。

表9　低温弯曲试验对比

试验结果说明环氧沥青混合料在低温情况下，比SBS改性沥青混合料具有更好的变形能力，能够更有效的抵抗低温收缩开裂。

3.5水稳定性

沥青混合料的抗水损害能力，对路面的耐久性至关重要，因此本文采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价两种混合料的水稳定性，试验数据见表10。

表10　混合料水稳定性试验对比表

从表10的数据可以看出，环氧沥青混合料的抗水损害能力高于SBS改性沥青混合料。一方面是由于环氧沥青混合料设计空隙率小，矿料和沥青相对接触面积较大，另一方面是由于环氧沥青固化后，沥青与集料之间的粘结力更强，能够更好的防止水侵入造成的沥青从集料表面剥落。

4　经济性分析

路面用环氧沥青混凝土未在高速公路路面施工中得到大规模应用，一方面是由于环氧沥青混凝土对施工条件要求严格，需要较高的施工水平，另一方面是环氧沥青混凝土的单价相对较高。但通过混合料的性能试验发现，环氧沥青混凝土具有更好的力学和路用性能，在相同的路面设计要求下，可以减少结构层厚度，从而降低工程造价，并且可以缩减工期，具有良好的经济效益。

以平兴高速为例，对环氧沥青试验段造价和正常路段进行对比。环氧沥青试验路采用5.0cm环氧沥青GAC-16C上面层，7.0cmSBS改性沥青 GAC-25C下面层；正常路段采用4.5cmGAC-16C（SBS改性沥青）上面层，5.5cmGAC-20C（SBS改性沥青）中面层，7.0cmGAC-25C（70#沥青）下面层。现将试验路与正常路段单幅1km造价进行对比，单幅宽11.25m，数据见表11。

从表11的数据可以看出，本项目试验路每公里单幅造价比正常路段低7.7万元，说明环氧沥青混凝土不仅具有良好的使用性能，而且综合经济效益更好。

表11　1km路面造价对比表（单幅）

5　结语

（1）路面用环氧沥青混凝土具有优良的力学性能和路用性能，作为路面铺装材料具有明显的性能优势，主要表现在高温稳定性强，能有效抵抗路面变形，减少车辙和拥抱的发生；具有优秀的低温变形能力，能减少路面低温收缩裂缝的产生；具有良好的粘结性，减少路面水损害的发生。

（2）虽然环氧沥青混凝土的单价较高，但由于环氧沥青混凝土具备性能优势，在路面厚度设计时可适当减少结构层厚度，并减少后期养护成本，因此路面采用环氧沥青混凝土铺装具有良好的综合经济效益。而推广环氧沥青混凝土在高速公路路面中的大规模应用，更重要的是解决环氧沥青施工难度大的问题，更多的从施工组织、施工工艺方面进行研究。

［1］《道路与桥梁铺装用环氧沥青材料通用技术条件》（GB/T20598-2014）.

［2］吕伟民.国内外环氧沥青混凝土材料的研究与运用［J］.石油沥青，1993（3）：16～21.

［3］罗 桑，钱振东.环氧沥青混凝土铺装材料低温性能研究［J］.公路，2010，156～120.

［4］黄 晓，程 刚，黄 卫.环氧沥青混凝土性能研究.东南大学学报，2001，21～24.

［5］李璐，郝增恒，盛兴跃，等.环氧改性沥青的相容性及路用性能研究［J］中外公路，2013，283～286.

［6］朱义铭.国产环氧沥青混合料性能研究［D］.东南大学，2006.

［7］刘浪.环氧沥青材料及混合料性能［D］.长沙理工大学，2012.

卢飞宇（1976-），男，工程师，主要从事高速公路路面施工工作。

TU528.42

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2095-2066（2016）14-0164-02

2016-1-11