CN113699847A

CN113699847A - 一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法

Info

Publication number: CN113699847A
Application number: CN202111102384.4A
Authority: CN
Inventors: 封基良; 孙武云; 张林艳; 解斌; 杨吉龙
Original assignee: Yunnan Wuruoxian Expressway Co ltd; Yunnan Smooth Technology Co ltd
Current assignee: Yunnan Wuruoxian Expressway Co ltd; Yunnan Smooth Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2021-11-26

Abstract

本发明属于隧道路面铺装技术领域，它涉及的是一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法。结构层自上而下依次为环氧沥青排水混凝土上面层、密级配沥青混凝土应力吸收层、黏结层和基层；环氧沥青排水混凝土上面层为环氧沥青排水混合料EOGFC‑13或EOGFC‑16，采用后掺法工艺实施，密级配应力吸收层为富沥青用量的FAC‑10，黏结层为环氧沥青黏结层或超高粘度改性沥青，基层为普通水泥混凝土PCC或连续配筋混凝土CRCP。能有效解决常用隧道路面耐久性不足、抗滑衰减快、热拌施工环境条件差、养护维修费用高，且安全隐患大等方面问题。可提供一种节能、降噪、环保、安全、舒适、可持续发展的隧道路面解决方案。

Description

一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法

技术领域

本发明属于道路铺装技术领域，它涉及的是一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法。

背景技术

目前，我国隧道路面的主要结构为4cm改性沥青混凝土+6cm改性沥青混凝土下面层+22~28cm水泥混凝土刚性基层的复合式路面结构。铺装材料主要以密级配沥青混合料或SMA为主。胶结料包括SBS改性沥青、橡胶沥青等热塑性橡胶或塑料改性沥青，与集料的粘附性较差。

随着我国经济的迅猛发展，公路建设也从平原向山区迈进，隧道占比也随之上升，公路隧道尤其是特长隧道里程增长显著，我国每年以1100km的里程量快速增长。但隧道空间狭小、行车视线差，交通绕行成本和代价高，在重载作用下，隧道路面存在抗滑功能性指标衰减过快、使用寿命短及耐久性差等问题，即使添加阻燃剂，仍不能改变隧道路面燃烧本质。

OGFC是开级配、大孔隙混合料，具有优异的抗滑、降噪和排水性能，可改善隧道的行车安全性、降低噪音。环氧沥青最长使用寿命达49年，是是一种成熟的高性能材料，采用温拌环氧沥青作为粘结料，可解决因集料接触面积少导致性能衰减，保障其使用寿命和耐久性。后掺法工艺可克服环氧沥青容留时间短且受温度影响大而导致的难以实施应用问题，为隧道路面的选择和确定提供新的解决方案。

发明内容

为解决现有隧道路面结构抗滑性能衰减快、噪音大及耐久性差等问题，本发明提供一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，旨在为隧道路面提供新的解决方案。

本发明提供一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构，采用如下技术方案：

一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构，包括由上至下依次设置的排水性环氧沥青混凝土面层(1)、富油密级配沥青混凝土应力吸收层(2)、黏结层(3)和基层(4)；

所述环氧沥青排水混凝土为温拌环氧沥青排水混合料EOGFC─13或EOGFC─16，厚度为20mm～50mm，采用后掺法工艺实施。性能指标如下：马歇尔稳定度不小于15KN，浸水残留稳定度不小于85%，冻融劈裂残留强度比（TSR）不小于80%，车辙试验动稳定度不小于10000次/mm，低温弯曲试验破坏应变不小于2800με(冬寒区)/2500με(冬冷区及冬温区)，排水系数（马歇尔试件）不小于0.2cm/s，渗水系数（车辙板）不小于5000mL/min。

所述富油密级配沥青混合料应力吸收层为FAC─10，厚度为10mm~30mm。胶结料是高聚物、增粘树脂、增容剂、天然沥青等材料复合改性的超高粘度改性沥青，60℃动力粘度大于100万Pa∙s。软化点≥95℃。

所述的黏结层为环氧沥青黏结层或超高粘度改性沥青，洒布量为0.4L/m²~0.6L/m²。

环氧沥青黏结层制备工艺及组分比例为：（1）将A组分即环氧树脂和B组分即基质沥青、固化剂、固化促进剂及其他改性助剂均匀混合而成，分别加热至(70±10)℃与(150±5)℃，按照100:(300～500)的质量比均匀混和制备而成并按量喷洒施工。

超高粘度改性沥青黏结层是高聚物、增粘树脂、增容剂及天然沥青等材料复合改性的超高粘度改性沥青，60℃动力粘度大于100万Pa∙s。软化点≥95℃。

所述基层为普通水泥混凝土PCC或连续配筋混凝土CRCP，厚度为220mm~280mm，表面需要由精铣刨或抛丸打毛工艺处理。

所述环氧沥青排水混凝土为温拌环氧沥青排水混合料EOGFC─13或EOGFC─16，施工采用后掺法工艺，具体流程如下：

（1）将基质沥青、固化剂、固化促进剂、助剂及其他改性剂按一定比例在110℃~140℃混合搅拌20min~30min制备环氧沥青B组分。

（2）用环氧沥青Ｂ组分、集料、矿粉及外掺剂在拌和站加热到120~150℃，干拌5~15秒，湿拌22~35秒，生产环氧沥青B组分混合料。

（3）将环氧沥青B组分混合料运输到现场摊铺时，按A:B＝100:(500～1000)的质量比例于施工现场采用中大公司设计的大宽度、抗离析DT系列后掺法专用摊铺设备雾状喷洒添加环氧沥青Ａ组分，并二次均匀拌和，

（4）摊铺二次拌和均匀的环氧沥排水混合料、碾压和养生，完成后掺法温拌环氧沥青EOGFC─13或EOGFC─16隧道路表结构施工。

技术方案的优点及特点：

该结构兼具沥青路面的行车舒适性、安全性好的功能性特点和水泥混凝土路面耐久性好、承载力强的结构性特点。采用环氧沥青排水混合料作为路表磨耗层，得益于环氧沥青优异的耐久性、抗腐蚀性、抗疲劳性及抗老化等性能，能够有效提升环氧沥青排水路面耐久性、减少抗滑功能衰减和材料的变形，保障行车舒适性和安全性，且可降低行车噪音。同时由于环氧沥青的黏结料具有优异的黏结及抗剪性能，能有效缓解层间的剪切滑移破坏。而环氧沥青排水路面面层与水泥混凝土基层间采用富油密级配混合料FAC-10作为应力吸收层，不仅能够有效抑制水泥混凝土刚性基层反射裂缝的向上反射，还可阻隔水分的向下渗透，能够较好减轻水作用对隧道排水路面结构的影响。与此同时，采用“后掺法”温拌环氧沥青排水路面的施工工艺，可改善隧道路面的施工环境，减少了环氧沥青拌和、装料、运输及摊铺待料等环节的质量风险，能够有效解决环氧沥青混合料固化反应时间短、拌和运输过程质量难、应用推广局限等的风险，降低施工难度，减少应用限制。

附图说明

图1为一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构的横断面示意图。

图1标记说明：一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构自上而下依次布置为：1─排水性环氧沥青混凝土上面层；2─富油密级配沥青混凝土应力吸收层；3─环氧沥青黏结层；4─基层。

具体实施方式

以下附图1对本申请作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构，描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域相关技术人员在没有做出创造性劳动成果前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图例，一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构自上而下依次布置为：1─排水性环氧沥青混凝土上面层；2─富油密级配沥青混凝土应力吸收层；3─黏结层；4─基层。

上面层采用温拌环氧沥青与粗、细集料，填料及外掺剂等材料按两阶段添加拌和的后掺法工艺制备和生产，并完成摊铺、碾压及养生后的大孔隙、高强度、高模量、耐疲劳、耐车辙、抗滑性能优的结构物。

下面层富油密级配沥青混凝土应力吸收层是采用高聚物、增粘树脂、增容剂、天然沥青等材料复合改性的超高粘度改性沥青，其用量较正常马歇尔试验确定的最佳油石比增加0.3%～0.5%，与粗、细集料，填料经拌和设备拌和后，出料温度为170℃～190℃摊铺、碾压成型的混凝土，起到避免上面层环氧沥青混凝土OGFC下排水渗入，抑制基层接缝、施工缝及板块断裂引起的裂缝反射作用。

粘结层为增强应力吸收层与基层粘结力，提高层间变形和抗剪切能力，使结构形成整体的重要措施。粘结层材料采用环氧沥青或超高粘度改性沥青，若采用环氧沥青，环氧固化物的组分较上面层环氧沥青胶结料高，超高粘度改性沥青材料同应力吸收层。

基层为普通水泥混凝土路面CC或连续配筋混凝土CRCP，主要起到结构承载的作用。

实施例1：环氧沥青排水混凝土面层厚度为30mm，采用EOGFC-13温拌环氧沥青混合料，最大公称粒径为16mm，空隙率为21.2%，马歇尔稳定为27.6kN，流值为2.6，其构造深度为达1.12mm，渗水系数达5253mL/min，摩擦系数达73，动稳定度达16242次/mm，浸水残留稳定度达9.17%，冻融劈裂残留强度比（%）达90.4%，低温弯曲破坏应变为2800με。

富油密级配沥青混凝土应力吸收层FAC─10，厚度为10mm，其动稳定度为3580次/mm，残留稳定度达88.3%，马歇尔稳定度为11.6kN，沥青用量为6.5%，0.075mm以下通过率为7.5%，4.75-9.5mm含量占62%。

黏结层为环氧沥青黏结层或超高粘度改性沥青，在清洁干燥的水泥混凝土表面喷洒环氧沥青黏结料，其洒布量为0.6L/m²，抗剪强度达2.565MPa，拉拔强度达0.867MPa。

基层为普通水泥混凝土(PCC)路面，厚度为280mm，模量达弯拉强度标准值为5MPa，水泥混凝土基层表面需进行精铣刨或是抛丸打毛工艺，以提高层间的摩擦系数，以增强环氧沥青黏结层与面层和基层之间的机械联结，提升隧道应力吸收层的抗层间剪切推移破坏的能力。

结构基层、表面处理、粘结层、富油密级配沥青混凝土应力吸收层按现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40）实施。

环氧沥青是一种化学改性材料，施工存在容许时间限制，且受温度影响较大。因而施工难度大，应用受限。此外，环氧沥青未固化时，粘结强度低，养生时不能中断交通破坏的风险的隐患大。因此，解决环氧沥青的施工及快速固化是关键，施工工艺方法采用《一种后掺法环氧沥青混合料施工工艺》（ZL 2016 10910189.7），减少了环氧沥青拌和、装料、运输及摊铺待料等环节的质量风险，能够有效解决环氧沥青混合料固化反应时间短、拌和运输过程质量难、应用推广局限等的风险，降低施工难度，减少应用限制。

Claims

1.一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：隧道路面结构自上而下依次布置的环氧沥青排水混凝土面层(1)、富油量密级配沥青混凝土应力吸收(兼封水) 层(2)、环氧沥青黏结层(3)和基层(4)；

环氧沥青排水混凝土上面层为高强、高柔、快速固化的温拌环氧沥青排水混合料EOGFC-13或EOGFC-16，采用后掺法工艺施工，其性能指标为：稳定度不小于15KN，浸水残留稳定度不小于85%，冻融劈裂残留强度比（TSR）不小于80%，车辙试验动稳定度不小于10000次/mm，低温弯曲试验破坏应变不小于2800με(冬寒区)/2500με(冬冷区及冬温区)，排水系数（马歇尔试件）不小于0.2cm/s，渗水系数（车辙板）不小于5000mL/min，且室温条件下自然养生的固化强度不低于8kN；

富油量密级配沥青混凝土应力吸收层为最大公称粒径9.5的骨架密实型FAC-10，胶结料采用高聚物、增粘树脂、增容剂、高软化点天然沥青等复合改性超高粘度改性沥青材料，其60℃动力粘度大于100万Pa∙s，软化点≥95℃；混合料油石比较规范马歇尔试验方法确定的最佳油石比高0.3%～0.5%；

黏结层为环氧沥青黏结层或超高粘度改性沥青，环氧沥青黏结层的环氧体系掺量较环氧沥青排水混凝土的结合料高，超高粘度改性沥青富油量密级配沥青混凝土应力吸收层胶结料相同；

基层为普通水泥混凝土PCC或连续配筋混凝土CRCP。

2.根据权利要求1所述的隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：所述的环氧沥青排水沥青混凝土为高强、高柔、快速固化的温拌环氧沥青EOGFC-13或EOGFC-16，厚度为20mm～50mm。

3.根据权利要求1所述的隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：所述的富油量密级配沥青混合料应力吸收层为复合超高粘度改性沥青FAC-10，厚度为10~20mm。

4.根据权利要求1所述的隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：所述黏结层为环氧沥青黏结层或超高粘度改性沥青，洒布量为4L/m²~0.6L/m²。

5.根据权利要求1所述的隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：所述基层为普通水泥混凝土PCC或连续配筋混凝土CRCP，厚度为220mm~320mm，表面需要由精铣刨或抛丸打磨工艺处理。

6.根据权利要求1所述的隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：环氧沥青排水混凝土工艺为：

（1）将基质沥青、固化剂、固化促进剂、助剂及其他改性剂按一定比例在110℃~140℃混合搅拌20min~30min获得环氧沥青B组分；

（2）用按比例配制的环氧沥青Ｂ组分、最大公称粒径为13.2mm或16mm的集料、填料及外掺剂在拌和站加热到120~150℃，干拌5~15秒，湿拌22~35秒，生产温拌环氧沥青B组分混合料；

（3）B组分混合料运输到现场摊铺时，再采用陕西中大机械集团有限责任公司所设计的大宽度、抗离析后掺法专用摊铺设备DT系列设备，按A:B＝100:(700～1300)的质量比例雾状喷洒添加环氧沥青Ａ组分，并二次均匀拌和；

（4）将二次拌和均匀的混合料摊铺、碾压和养生，完成空隙率为20～25%的后掺法温拌环氧沥青EOGFC─13或EOGFC─16隧道路表结构施工。

7.根据权利要求1所述一种隧道复合式环氧沥青排水路面结构及工艺方法，其特征是：所述环氧沥青黏结料比例及制备工艺为：

（1）将A组分即环氧树脂E51或E44和B组分即基质沥青、固化剂、固化促进剂及其他改性助剂分别加热至(87±3)℃与(150±3)℃；

（2）按照100:(300～500)的质量比进行均匀混合得环氧沥青层间黏结料。