蘇義華

(安化縣交通運輸局，湖南安化 413000)

0 前言

我國水泥混凝土路面由于設計強度低、施工質量差、超載現(xiàn)象嚴重等因素，致使混凝土路面在使用一段時間后，路面很快出現(xiàn)各種病害。這些病害如果不及時處理，將會導致路面使用性能下降、行車舒適性和安全性降低。因此要選取具有優(yōu)異性能的修補材料，采用合理的施工方法，對路面病害進行修補。故本文針對JN－R路面環(huán)氧覆層修補材料的性能、施工工藝展開相關研究。

1 路面修補劑的性能要求

水泥混凝土路面受行車荷載和周邊環(huán)境的影響，必須具有一定的強度、剛度、耐久性。通過以往路面修補材料的調查研究，結合路面結構及施工方法，路面修補劑的性能主要包括:與舊混凝土的相容性、界面粘結性能、路用性能。

1.1 與舊混凝土的相容性

舊混凝土路面與修補材料的相容性是影響修補效果的最關鍵指標，它影響修補路面的粘結強度、表面平整、滲水性能、抗滑性能和耐久性能。相容性具體表現(xiàn)在彎拉強度、粘結強度、收縮系數(shù)、彈性模量、泊松比、耐久性、熱膨脹系數(shù)及化學活性、顏色相近等方面。常用的瀝青類、環(huán)氧樹脂、聚合物等修補材料，雖具有力學性能好、固化收縮小、穩(wěn)定性能好，抗化學藥品性優(yōu)良、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點，但與路用混凝土的基本性能有一定差別，因此，在使用時一定要處理好其與路面的相容性。

1.2 界面粘結性能

路面混凝土修補后，能否與舊混凝土形成整體、協(xié)調一致地工作，其中一個重要的因素是修補材料與舊混凝土界面的粘結性能，它關系到修補的效果。由于界面材料相容性的差異，在修補界面會形成一個薄弱區(qū)域，而修補材料與混凝土的不同步收縮，會在薄弱的修補界面產生較大的剪切力和拉力，導致其粘結效果不斷惡化，從而降低了路面板的承載力和耐久性，致使新舊界面整體性下降，達不到預期的修補效果。因此，修補劑應具有較好的界面粘結性能。

1.3 路用性能

修補材料的路用性能，是評價修補效果的關鍵指標。其主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)強度:高強度的修補材料可以抵抗各種荷載的作用，減輕路面因強度產生的破壞。

2)穩(wěn)定性:穩(wěn)定性能包括高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，良好的穩(wěn)定性可以保證路面在較差的環(huán)境下仍然能夠具有較好的性能。

3)耐久性:修補材料應具有較好的抗腐蝕、抗碳化、長久保持強度和外觀完整性的性能。

4)行車舒適性:修補材料要能夠提高路面的平整度，改善抗滑、耐磨、防水性能，使路面擁有較高的行駛質量。

2 JN－R路面環(huán)氧覆層修補劑

2.1 JN－R路面環(huán)氧覆層組成

JN－R路面環(huán)氧覆層是一種新型的路面面層材料，由A(環(huán)氧樹脂)、B(固化劑)雙組分路面環(huán)氧膠與C組分耐磨防滑骨料組成的三組分JN－R路面環(huán)氧覆層。環(huán)氧樹脂中含有活性較強的環(huán)氧基團，環(huán)氧基團在分子鏈中各個部位均可形成環(huán)狀結構。活性較強的環(huán)氧基團，跟多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成不溶、不熔的具有三向網狀結構的高聚物固化劑，與彈性環(huán)氧樹脂發(fā)生化學反應，形成網狀立體聚合物，把復合材料骨材包絡在網狀體之中。使線型樹脂變成堅韌的體型固體的添加劑。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學性能，具有優(yōu)異的粘接強度，收縮率小，硬度高，柔韌性較好。C組分耐磨骨料技術要求見表1。

表1 耐磨骨料技術指標

2.2 JN－R路面環(huán)氧覆層性能

1)JN－R路面環(huán)氧覆層的強度性能。測試了JN－R路面環(huán)氧覆層的彈性模量、拉伸強度性能、鋼－混凝土粘結抗拉強度、鋼－混凝土粘結抗剪強度，試驗數(shù)據(jù)如表2。

試驗時鋼混凝土界面間的JN－R路面環(huán)氧覆層的厚度不到1 cm，而試驗結果卻都是C40混凝土先于JN－R路面環(huán)氧覆層破壞，JN－R路面環(huán)氧覆層較高的強度表明其具有良好的相容性和粘結性能。JN－R路面環(huán)氧覆層這種厚度薄、重量輕、相容性好、粘結強度高的優(yōu)點，在橋面修補中有很大的優(yōu)勢，它可以在不增加橋梁荷載及鋪裝厚度，不影響橋梁、隧道的通行凈空的條件下，使修補路面具有較高的路用性能。

表2 JN－R路面環(huán)氧覆層強度性能 MPa

2)JN－R路面環(huán)氧覆層的抗滑性能。用SBS改性瀝青、SBS改性乳化瀝青與JN－R路面環(huán)氧覆層進行對比試驗，瀝青樣品技術指標見表3。采用手工鋪砂法和擺式儀法在試驗路面分別對其抗滑能力進行測定。手工鋪砂法和擺式儀法測定均按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60—2008)規(guī)定的測試方法進行，其結果如表3。

表3 瀝青試驗樣品技術指標

SBS改性瀝青、SBS改性乳化瀝青與JN－R路面環(huán)氧覆層抗滑實驗數(shù)據(jù)見表4。

表4 JN－R路面環(huán)氧覆層抗滑能力實驗數(shù)據(jù)

由表4中數(shù)據(jù)可知3種材料的構造深度符合路面竣工驗收時構造深度應大于0.55 mm的要求。但是，JN－R路面環(huán)氧覆層改善路面抗滑性能更加明顯，這是因為其特殊的抗滑耐磨骨料所決定的，耐磨骨料的要求見上表1。

3)JN－R路面環(huán)氧覆層防滲水性能。路面的滲水性能是衡量路面質量好壞的一個重要標準，路面結構的透水性也是其防排水分析應該考慮的重要參數(shù)。在JN－R路面環(huán)氧覆層、SBS改性瀝青、SBS改性乳化瀝青試驗路面上，按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60—2008)中規(guī)定的滲水系數(shù)測定方法進行滲水系數(shù)的測定。

由表5可知3種材料均有較好的防滲水能力，都符合規(guī)范中對滲水能力的要求，相比較而言JNR路面環(huán)氧覆層具有較優(yōu)越的防滲水能力。這是由JN－R路面環(huán)氧覆層的材料和施工技術所決定的。環(huán)氧膠與耐磨骨料本身都是很好的防水材料，施工時他們是分層涂刷在路面上的，致密的層間結構使其有了較好的防滲水能力。

4)施工簡單。JN－R路面環(huán)氧覆層不會改變路面結構，而且施工速度快，封路時間短，對交通帶來的影響小。

表5 滲水試驗數(shù)據(jù)

5)節(jié)能環(huán)保。JN－R路面環(huán)氧覆層由無毒無害的有機材料組成，不含揮發(fā)性溶劑，不需加熱施工，節(jié)能減排、防水、耐腐蝕，可有效防止各種腐蝕介質隨雨水等滲透，特別適于橋面。

6)經濟美觀。大量的工程實例表面，JN－R路面環(huán)氧覆層經濟易維護，保養(yǎng)周期可由普通瀝青路面的3～5 a延長到15 a以上，無論是初期投資或長期維護費用都低于瀝青路面，長期經濟效益更為明顯，而且可通過采用不同骨料來獲得色彩、質感豐富的路面，減輕行車疲勞，給人視覺上的享受。

2.3 JN－R路面環(huán)氧覆層施工工藝

1)修補好基層所有的孔洞、缺陷，清理表面的污漬，保證混凝土表面處于干燥整潔狀態(tài)。

2)按兩組份配比A∶B=100∶50配置膠料，在攪拌器中低速攪拌至少3 min，確保充分混勻。每次攪拌的膠液應盡快使用，以防積聚在容器中暴聚浪費。

3)用刮片將膠液均勻涂鋪在混凝土表層，隨后撒布C組分，即耐磨骨料。

4)衡量粘結強度、抗滑性能、防水性能等指標采用分層次涂刷環(huán)氧膠和撒布骨料的方法。第1層施工經過初步養(yǎng)護之后，清除多余骨料，暫不開放交通。按照同樣的方法施工第2層環(huán)氧和骨料，初步養(yǎng)護后清除多余骨料，在規(guī)定的養(yǎng)護時間之后方可開放交通。開放交通之后，清除松散脫落的骨料。JN－R路面環(huán)氧覆層結構示意圖見圖1、材料施工技術參數(shù)見表6。

圖1 JN－R路面環(huán)氧覆層結構示意圖

表6 施工技術參數(shù)

2.4 JN－R路面環(huán)氧覆層工程實例

長益高速(長沙至益陽)于1998年通車，路面面層為25 cm厚的礫石水泥混凝土，由于車流量成倍增加，導致路面、橋面破損較為嚴重，通行能力下降，湖南省高速公路管理局于2011年8月1日對長益高速進行大修改造。此次改造中要求將橋面由原來水泥混凝土改為瀝青混凝土橋面，而直接在原橋面攤鋪5 cm瀝青層效果不佳，而且將導致橋梁恒載大幅增加，必須對橋梁及下部結構進行加固處理，工程量及加固費用龐大，故決定采用經濟適用的JNR路面環(huán)氧覆層新材料對橋面進行鋪裝。

通過對養(yǎng)護路段的跟蹤和評估，采用JN－R路面環(huán)氧覆層修補過的路段，有較高的耐久性和補強性，可以對水泥混凝土表面的裂縫、坑槽、麻面等多種病害進行處理。修補過1 a的橋面無裂痕，無脫落，無松散，有較高的強度和美觀度，對表面原松散和剝離部位有較高的補強和粘接作用，延緩了病害的發(fā)生?？梢杂行У姆€(wěn)定路面集料，提高路面性能，抑制病害擴散，延長路面使用壽命。對路面的摩擦系數(shù)、構造深度有明顯提高，對防水系數(shù)有絕對的優(yōu)化作用。通過專家領導的評價和道路使用者的反饋，JN－R路面環(huán)氧覆層改善路面行車舒適性明顯，經濟效益良好，修補效果顯著。

3 結論

通過對JN－R路面環(huán)氧覆層性能的分析和工程實例評估，表明其具有防水性能好、抗裂性能強及與舊混凝土粘結性能好等特點，能夠減少鋪裝層厚度及荷載、減少使用中的養(yǎng)護維修次數(shù)，且施工容易，養(yǎng)護方便，改善路用性能效果明顯。可以認為JNR路面環(huán)氧覆層是一種高效高性能的修補劑，具有極強的經濟意義和社會意義，是一項值得推廣應用的新材料。

［1］JTG D40－2002，公路水泥混凝土路面設計規(guī)范［S］.

［2］JTG E60－2008，公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程［S］.

［3］方 萍，黃政宇，尚守平.水泥基界面劑黏結抗剪強度研究［J］.湖南大學學報，2009(5).

［4］劉 建.新老混凝土粘結的力學性能研究［D］.大連:大連理工大學，2000.

［5］江光炫，田 軍.水泥混凝土路面快速修補技術綜述［J］.華東公路，2004(5).

［6］黃月文，劉偉區(qū)，羅廣建.聚酰亞胺改性環(huán)氧膠粘劑的研究［J］.化學粘合，2004(2).