趙付星，蘭金洲

（1.天津城建濱海路橋有限公司，天津 300220；2.天津五建建筑工程有限公司，天津 300451）

0 引言

環(huán)氧瀝青混凝土集優(yōu)良的高溫抗車轍性能、耐疲勞性能、耐腐蝕性以及良好的變形追從性、密水性等優(yōu)異性能于一體[1-2]，近年來，環(huán)氧瀝青混凝土作為鋪面材料相繼成功應用于國內(nèi)多座大跨徑鋼橋，在建的九江二橋也將環(huán)氧瀝青混凝土作為其鋼橋面鋪裝材料。

環(huán)氧瀝青混凝土的溫度和成型時間要求較普通瀝青混合料更為嚴格，而溫度和成型時間是施工控制的重要指標，也是施工難度所在。因此，掌握溫度和成型時間對環(huán)氧瀝青混合料性能的影響，對實體工程的質(zhì)量控制、施工工藝的制定具有重要的意義?；旌狭蠝囟冗^高會導致混合料在運輸過程中部分固化，從而無法攤鋪或攤鋪后無法達到最佳壓實狀態(tài)；過低的混合料溫度雖然能夠獲得較長的施工操作時間，但是不利于混合料初期強度形成，容易產(chǎn)生鋪裝層早期破壞[3]。混合料的反應時間是與拌和溫度相對應的一個參數(shù)，拌和溫度高，混合料的反應時間就縮短，反之反應時間就延長。實際施工過程中，會出現(xiàn)混合料拌和溫度滿足要求的范圍，但由于運輸車輛等其他無法預估問題的影響，導致混合料運輸時間延長，使得環(huán)氧瀝青黏度不斷增大，使后續(xù)攤鋪困難和碾壓不密實[4]。因此，有必要分析溫度、時間等條件對混合料性能的影響。

本文結(jié)合九江二橋使用條件，通過相關的超溫、超時以及混合料在不同固化條件與試驗溫度下的試驗，研究時間和溫度等對環(huán)氧瀝青混合料的性能影響，為九江二橋鋼橋面鋪裝施工提供技術(shù)保障。

1 試驗用原材料

本次試驗采用美國ChemCo公司生產(chǎn)的環(huán)氧瀝青材料，環(huán)氧瀝青混合料是橋面鋪裝的優(yōu)良材料[5]，目前已在在南京長江二橋、陽邏長江大橋、荊岳大橋、上海長江大橋等大跨徑鋼橋面鋪裝工程中得到成功應用。環(huán)氧瀝青技術(shù)要求及試驗實測結(jié)果如表1所示。

表1 環(huán)氧瀝青試驗結(jié)果（組分A與組分B混合后）

集料的選擇滿足《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）的相關要求。本次試驗選擇的集料是鋼橋面鋪裝專用優(yōu)質(zhì)玄武巖集料，主要技術(shù)指標及試驗結(jié)果如表2所示。

表2 集料試驗結(jié)果

2 試驗及結(jié)果分析

本文按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011），采用馬歇爾試驗方法確定環(huán)氧瀝青混合料最佳油石比為6.5%，標準固化溫度為120℃，時間為4h，混合料的出料溫度控制在110～121℃。通過馬歇爾試驗以及劈裂試驗，采用穩(wěn)定度、流值及劈裂強度、水平應變等指標，分析其強度（穩(wěn)定度）和變形能力的變化，研究時間、溫度等對混合料性能的影響。

2.1 超溫混合料試驗

為研究超過規(guī)定溫度成型的混合料性能的變化，本試驗將環(huán)氧瀝青組分A和組分B分別在121℃、126℃、131℃混合，混合后38min開始成型馬氏試件[6]，試驗結(jié)果如表3和表4所示。

表3 超溫對混合料馬氏指標的影響

表4 超溫對混合料劈裂指標的影響

由表3和表4所示試驗結(jié)果可知，在一定成型時間條件下，超過溫度上限對混合料馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強度的總體影響不大。隨著成型溫度的升高，混合料的流值與劈裂試驗中水平方向的變形逐漸減小，這種變化說明混合料的變形能力有所降低。以往鋼橋面環(huán)氧瀝青鋪裝施工經(jīng)驗表明[7]，采取控制集料的加熱溫度、環(huán)氧瀝青加熱溫度、礦料的溫度等措施，將環(huán)氧瀝青混合料的出料溫度控制在110～121℃范圍內(nèi)是可以實現(xiàn)的，因此，溫度對混合料的變形影響可控制在合理的范圍。

2.2 超時混合料試驗

本試驗中混合料溫度為121℃，超過規(guī)定時間（57min）后進行成型，考察混合料性能的變化。試驗時，環(huán)氧瀝青組分A和組分B混合后57min、67min、77min時開始成型馬歇爾試件。超時對混合料馬氏指標和劈裂指標的影響分別如表5和表6所示。

表5 超時對混合料馬氏指標的影響

表6 超時對混合料劈裂指標的影響

由表5和表6所示試驗結(jié)果可知，無論固化還是未固化試件，隨著成型時間的延長，混合料性能主要體現(xiàn)在穩(wěn)定度和劈裂強度降低，混合料空隙率增大以及變形能力降低等幾方面。主要原因是超過了最佳壓實時間，即超過最佳的碾壓黏度后，環(huán)氧瀝青的黏度隨著時間繼續(xù)增大，必然導致混合料無法達到最佳壓實狀態(tài)，最終形成空隙率較大的鋪裝層。

2.3 不同固化條件及試驗溫度的影響

環(huán)氧瀝青混合料是一種典型的熱固性材料，混合料的強度受其固化程度的影響較大。通過分析固化程度對環(huán)氧瀝青混合料強度的影響，可確定環(huán)氧瀝青混合料鋪裝后對施工運料車輛的最早可開放時間，從而為實際施工過程的工序銜接方案提供有力的支持。

為分析固化程度與試驗溫度對環(huán)氧瀝青混合料強度的影響，以6.0%、6.5%、7.0%三種油石比分別成型試件，并采用不同的固化方案進行養(yǎng)護，試件的固化方案如表7所示，然后測試試件在60℃與70℃時的馬歇爾穩(wěn)定度與流值。具體試驗方案如表8所示，試驗結(jié)果如表10所示。

表7 馬歇爾試件的固化方案

表8 固化條件對強度的影響分析

表9 不同固化條件下試件60℃的馬歇爾試驗結(jié)果

表10 不同固化條件下試件70℃的馬歇爾試驗結(jié)果

表11 相同固化條件Ⅳ不同試驗溫度的馬歇爾試驗結(jié)果

由表9和表10所示試驗結(jié)果可知，固化條件對環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度影響較大。非標準固化條件下養(yǎng)護的環(huán)氧瀝青混合料其馬歇爾穩(wěn)定度與流值均低于同等試驗條件下的固化試件。環(huán)氧瀝青混合料在60℃或70℃環(huán)境中下雖經(jīng)長達24h的養(yǎng)護，但其固化程度仍較低，其馬歇爾穩(wěn)定度僅相當于同等試驗條件下固化試件的15%左右。

試驗溫度對固化試件與未固化試件的強度影響規(guī)律分別見圖1與圖2。

圖1 固化試件Ⅰ60℃與70℃的強度對比

圖2 未固化試件Ⅳ60℃與20℃的強度對比

由圖1和圖2可知，試驗溫度對固化試件與未固化試件的馬歇爾穩(wěn)定度均存在一定影響。對于固化試件，當試驗溫度由60℃升至70℃時，最佳油石比所對應的馬歇爾穩(wěn)定度降幅為8.3%，非最佳油石比所對應的馬歇爾穩(wěn)定度降幅為19%左右，其馬歇爾穩(wěn)定度均在30kN以上，遠超出我國《公路瀝青路面設計規(guī)范》（JTG D50—2006）對高速公路用瀝青混合料的技術(shù)要求（大于7.5kN），試驗結(jié)果表明所設計的環(huán)氧瀝青混合料能夠適應九江二橋鋼橋面鋪裝的高溫使用性能要求。對于未固化試件，當試驗溫度由20℃升至60℃時，對應的馬歇爾穩(wěn)定度降幅達70%左右。當環(huán)氧瀝青鋪裝在夏季高溫季節(jié)施工時，路表溫度可達60～70℃。因此，對于已碾壓完畢的攤鋪幅，碾壓之后的第二天應嚴格禁止任何車輛駛?cè)朐摲?/p>

3 結(jié)論

本文通過對環(huán)氧瀝青混合料進行超溫、超時以及不同固化程度與試驗溫度條件下的相關試驗，得出以下結(jié)論。

（1）在一定范圍內(nèi)，超過規(guī)定溫度對混合料馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強度的總體影響不大。但隨成型溫度升高，環(huán)氧瀝青混合料的變形能力有所降低，本文未能研究溫度繼續(xù)升高之后對混合料的影響，可作為下一研究方向。

（2）隨著成型時間的延長，混合料性能主要體現(xiàn)在強度降低，混合料空隙率增大以及變形能力降低等幾方面，因此混合料必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成碾壓，以獲得最佳的壓實效果。

（3）成型時間對混合料的影響比溫度更為明顯，超出時間要求的混合料應廢棄，不得使用。對于超出溫度要求范圍的環(huán)氧瀝青混合料，如果無法在較短時間內(nèi)鋪裝完成，應及時作為廢料處理，避免影響整體鋪裝性能。

（4）在較低溫度條件下雖然養(yǎng)護24h，其馬歇爾穩(wěn)定度仍較低，需要更長的養(yǎng)護時間，但是本文沒有給出在特定溫度條件下需要養(yǎng)護多長時間可以使環(huán)氧瀝青混合料完全固化，可作為下一步研究的方向。

（5）未固化試件的試驗溫度由20℃升至60℃時，對應的馬歇爾穩(wěn)定度降幅達70%左右。因此九江二橋環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝在夏季高溫季節(jié)施工時，對于已碾壓完畢的攤鋪幅，碾壓之后的第二天應嚴格禁止任何車輛駛?cè)朐摲?/p>

[1]黃衛(wèi).大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設計理論與方法[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

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[3]閔召輝，張占軍，錢振東，等.環(huán)氧瀝青混合料強度的時溫依賴性[J].中國公路學報，2007，32（5）：783-787.

[4]閔召輝，黃衛(wèi).環(huán)氧瀝青的粘度與施工性能研究[J].公路交通科技，2006，23（8）：5-8.

[5]黃衛(wèi)，錢振東，程剛.環(huán)氧瀝青混凝土在大跨徑鋼橋面鋪裝中的應用[J].東南大學學報，2002，23（8）：5-8.

[6]東南大學.南京長江二橋鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝技術(shù)應用研究[R].南京：東南大學，2000.

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