《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》征求意見稿編制說明

1《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》編制說明1.1任務來源路面養(yǎng)護是公路養(yǎng)護工作的重點，在路面養(yǎng)護眾多代表性的養(yǎng)護措施中，微表處技術是一種在道路工程中應用廣泛的預防性養(yǎng)護方法。水性環(huán)氧改性微表處技術具有施工速度快、改善路面高低溫等路用性能、增強耐久性、綠色環(huán)保等優(yōu)點，市場前景廣闊。然而，目前我國還沒有完整的水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范。針對常規(guī)的微表處，《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTGF40-2004)第6.5條僅對微表處的礦料級配、混合料技術要求、配合比設計作了規(guī)定，對施工技術、施工質量檢測等內容沒有提到?！段⒈硖幒拖{封層技術指南》(JTG1TF40-02-2005)建立了對稀漿封層的設計、施工等的要求，但是指南基本上是沿用了國際稀漿封層協(xié)會(1SSA)的指南文件，包括試驗指標和配合比設計方法等。《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTG5142-2019）對微表處用乳化瀝青、集料及混合料技術性能提出明確要求，但是對水性環(huán)氧改性乳化瀝青沒有任何相關規(guī)定。由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部提出的GB/T38990-2020《道路用水性環(huán)氧乳化瀝青混合料》對道路用水性環(huán)氧樹脂乳化瀝青混合料的材料、要求做了規(guī)定，但對用于微表處設計與施工技術未提及。陜西省2018年發(fā)布了地方標準《瀝青路面微表處設計與施工技術規(guī)范》（DB61/T1154-2018對常規(guī)微表處的原材料、配合比設計就施工技術作了相關規(guī)定，對普通微表處的工程應用具有指導意義，但是亦沒有涉及對水性環(huán)氧改性微表處能的相關技術要求。目前，微表處技術在陜西省應用過程中同樣存在耐磨耗性能較低、使用壽命較短等問題，因此，結合陜西省的地域及材料特點，亟待開展水性環(huán)氧改性乳化瀝青微表處混合料的設計與評價方法及其施工技術，制定適用于陜西省的水性環(huán)氧改性微表處設計與施工地方標準，具有重要的現(xiàn)實意義。根據(jù)陜西省質量技術監(jiān)督局下發(fā)的《陜西省質量技術監(jiān)督局關于下達2022年地方標準制修訂項目計劃的通知》，由長安大學和西安公路研究院承擔陜西省地方標準《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》的起草工作。21.2主要工作過程2022年5月由長安大學公路學院向陜西省市場監(jiān)督管理局提出申請的《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》標準獲得批準立項。本標準制訂任務下達后，長安大學聯(lián)合西安公路研究院等單位成立標準編寫小組，明確標準編寫任務。編制組在對國內外已有相關技術標準充分調研的基礎上，同時結合課題組主持的《瀝青路面環(huán)保型封層預養(yǎng)護技術開發(fā)》、《養(yǎng)護型瀝青乳化劑的研制及應用研究》及多項相關發(fā)明專利的成果基礎上，對該項技術進行了進一步的補充完善，于2023年8月完成了標準初稿。各編制人員就標準內容反復進行了認真討論，并邀請相關專家提供建設性的意見和建議。編制組就專家提供的意見和建議進行了分析討論，借鑒其他地方標準經(jīng)驗、查閱資料，向國內工程建設單位一線技術人員了解現(xiàn)狀，確定標準草案，經(jīng)室內試驗驗證，多次修改完善，于2024年3月形成了標準征求意見稿。2024年5月開始通過網(wǎng)絡、信函等方式向同行業(yè)、省內外有關方面專家征求意見。計劃于2024年7月將征集到的所有意見進行歸納匯總，逐條提出處理意見，經(jīng)行業(yè)內專家進行技術審查最終形成《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》（送審稿最終形成《水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術規(guī)范》（報批稿）上報陜西省市場監(jiān)督管理局。1.3起草組成員及其所作的主要工作本標準主要起草單位：長安大學公路學院、西安公路研究院有限公司、**。起草組組長：鄭木蓮。主要工作：對標準編制進行全面審核；參與室內試驗，對一些關鍵指標進行研究；組織定期召開標準編制討論會議，研究進展和實施深度，并根據(jù)標準編制進展情況，對下階段重點工作進行布置。起草組副組長：**。主要工作：對標準編制進行全面審核；負責室內試驗，對一些關鍵指標進行研究。起草組副組長:**。主要工作：對標準編制進行全面審核；負責室內試驗，對一些關鍵指標進行研究。起草組成員：**。主要工作：參與編制本標準；負責試驗段現(xiàn)場指導，對一些關鍵指標進行研究。起草組成員：**。主要工作：參與試驗段現(xiàn)場指導；參與試驗段現(xiàn)場指導與室內試驗，對一些關鍵指標進行研究。起草組成員：**。主要工作：參與編制本標準；參與試驗段現(xiàn)場指導與室內試驗，對3一些關鍵指標進行研究。2.1標準編制原則本標準的編制重點為水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術，立足于我省水性環(huán)氧改性微表處技術的應用現(xiàn)狀，以相關科研成果為依據(jù)，積極采用國內外先進標準與規(guī)范，遵循“科學性、實用性、統(tǒng)一性、規(guī)范性”的原則，重點突出水性環(huán)氧改性微表處的適用條件、材料要求、配合比設計、施工工藝及質量控制，并注重標準的指導性、合理性、可操作性，能廣泛適用于陜西省水性環(huán)氧改性微表處的設計與施工，有利于促進該項技術進步，規(guī)范水性環(huán)氧改性微表處的設計與施工，提高路面養(yǎng)護質量和延長使用壽命。2.2主要技術內容本地方標準包含以下主要內容：1.范圍；2.規(guī)范性引用文件；3.術語與符號；4.一般規(guī)定；5.原路面路況調查；6.材料要求；7.配合比設計；8.施工工藝；9.施工質量控制和檢驗驗收。2.3與原標準主要差異情況本標準為首次發(fā)布。3.1試驗（或驗證）準確度、可靠性、穩(wěn)定性的分析和說明本標準根據(jù)陜西實際情況，制定了水性環(huán)氧改性微表處設計與施工技術標準，針對水性環(huán)氧改性微表處的適用條件、材料技術要求、配合比設計、施工技術、質量控制與檢驗驗收提出了系列要求。制定了水性環(huán)氧改性乳化瀝青、集料、填料、添加劑和水的檢測要求，規(guī)定了水性環(huán)氧改性微表處配合比設計技術要求和方法，提出了水性環(huán)氧改性微表處施工設備的具體要求，明確了施工工藝和質量檢驗及驗收要求。本標準在制定期間，采用室內試驗、現(xiàn)場檢測、調研等手段，反復對水性環(huán)氧改性微表處的各項技術指標進行詳細地分析與提煉，確保各項技術標準在準確度、可靠性、穩(wěn)定性方面均有定量評價。經(jīng)驗證，本標準技術要求下的水性環(huán)氧改性微表處技術路用性能和服務功能良好，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。43.2試驗結果綜述本標準是參考《GB/T38990-2020道路用水性環(huán)氧樹脂乳化瀝青混合料》、《JTGE20公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》、《JTG1TF40-02-2005微表處和稀漿封層技術指南》和《DB61T1154-2018瀝青路面微表處設計與施工技術規(guī)范》，結合陜西省具體應用條件和室內試驗反復驗證，綜合提出的適合于陜西省應用的標準體系。3.2.1水性環(huán)氧改性微表處混合料配合比設計及性能驗證編制組對提出的水性環(huán)氧微表處混合料配合比設計進行了室內試驗驗證。微表處配合比的設計一般先選用檢測合格的原材料，然后確定合適的級配，再通過以往經(jīng)驗初步確定乳化瀝青、填料、外加劑以及外加用水量，得到一個初步配方，據(jù)此進行拌和試驗和粘聚力試驗，然后觀察試驗中混合料的具體狀態(tài)作進一步調整。（1）微表處級配確定在選擇微表處的級配時，對于交通量大，重載車多的高速公路或是一級公路，宜采用具有更好的抗滑耐久性的MS-3型級配，而MS-2型級配通常適用于中等交通量的高速公路以及一級、二級公路。編制組在室內選用MS-3型中值級配，如表1所示，進行配合比設計性能驗證。表1MS-3型微表處中值級配篩孔尺寸（mm）9.54.752.360.60.30.150.075通過率（%）57.53926.5圖1微表處級配曲線5（2）最佳油石比范圍的確定①拌和試驗拌和試驗的目的是確定稀漿混合料的可拌和時間，同時觀察過程中混合料是否能有較好的成漿狀態(tài)。可拌和時間太短，乳化瀝青將很快破乳，導致混合料結團，施工操作時間內無法完成路面的施工；可拌和時間過長又無法實現(xiàn)快速開放交通的要求，所以要將可拌和時間控制在合理的范圍。以用水量、水泥用量、油石比三個因素進行拌和試驗，試驗效果判定依據(jù)如表2。表2拌和試驗判定依據(jù)項目試樣外觀狀態(tài)瀝青用量偏大偏小試樣表面有油膜，用手按壓會粘手養(yǎng)生后呈棕黃色，揉搓試樣表面有顆粒掉落配伍性好差養(yǎng)生后呈黑色，有韌性，集料和瀝青裹覆性好養(yǎng)生后呈黃色，試件脆、易掰開，斷面可見未裹覆瀝青膜的（a）用水量少，出現(xiàn)結團（b）瀝青用量少，集料裹附不完全圖2拌和試驗配伍性情況在拌和試驗中發(fā)現(xiàn)，較小的用水量難以滿足規(guī)范對拌和時間的要求，而當外加水量過多的時候，混合料會出現(xiàn)淌漿現(xiàn)象，導致試件成型后會有多余的漿液和細集料浮在試件表面。通過觀察稀漿混合料的拌和狀態(tài)及攤鋪后形態(tài)，初定油石比為7%、用水量為4%、水泥用量1.8%，經(jīng)粘聚力試驗驗證，其30min及60min粘聚力值滿足規(guī)范提出的要求。濕輪磨耗試驗濕輪磨耗試驗（WetTrackAbrasionTest，簡稱WTAT）是使用特制的橡膠磨耗管對浸水條件下的微表處進行的磨耗試驗，如圖3，模擬潮濕路表面受到的車輪磨耗作用，可用于6檢驗稀漿混合料的配伍性、耐磨耗能力以及抗水損害能力，并能通過1h濕輪磨耗值（WTAT）確定混合料的最小油石比。圖3濕輪磨耗儀與濕輪磨耗試件③負荷車輪粘砂試驗負荷車輪粘砂試驗用以確定微表處稀漿混合料的最大油石比，通常在油石比增大的過程中，經(jīng)過負荷碾壓的條形試件上所粘附的砂量不斷增大，當達到規(guī)范規(guī)定的最大值（450g/m2）的時候，相應的油石比為混合料的最大油石比。圖4負荷車輪試件與負荷車輪粘砂試驗過程④最佳油石比確定最佳油石比范圍通過1h濕輪磨耗試驗和負荷車輪粘砂試驗確定。表3為編制組室內試驗所得的微表處1h濕輪磨耗值與粘附砂量結果，按照《JTG/TF40-02-2005微表處和稀漿封層技術指南》中確定最佳油石比的方法，將試驗結果繪制在一張圖中，所得關系曲線如圖5所示。表3各油石比的微表處磨耗值及粘砂量結果7油石比（%）6.06.57.07.58.0要求1hWTAT值（g/m2）534.7387.6347.4285.2260.8≤540LWT值（g/m2）217.0255.3321.2343.8≤450圖5油石比用量曲線由表3及圖5，根據(jù)試驗結果及規(guī)范要求，關系圖中所能選擇的油石比范圍較大。結合試驗過程中的現(xiàn)象：在油石比小于6.5%所攤鋪的試件稍顯褐色，掰開后可發(fā)現(xiàn)內部集料與瀝青裹附得不太完全，而油石比在達到8.0%之后，攤鋪得到的試件表面有明顯的油光，尤其在負荷輪碾壓過程中，還容易被壓出油皮，試件表面的瀝青容易黏在車輪上，運用到實際工程中可能出現(xiàn)泛油的問題，所以應該注意控制乳化瀝青的用量。3.2.2水性環(huán)氧改性微表處施工技術指標的室內試驗驗證編制組對水性環(huán)氧微表處施工可操作性以及成型速度進行了室內試驗驗證。（1）施工可操作性——可拌和試驗稀漿混合料在整個施工過程中應當保持良好的稀漿狀態(tài)，以確保微表處能順利的完成攤鋪，以拌和試驗評價施工可操作性?！禞TG/TF40-02-2005微表處和稀漿封層技術指南》中規(guī)定，以拌和試驗得到的可拌和時間來評價稀漿混合料的可操作時間，要求得到的可拌和時間不少于120s，并通過拌和形成的試樣成型情況判斷稀漿混合料的配伍性情況。本標準沿用這一指標。試驗過程中發(fā)現(xiàn)，如果使用規(guī)范要求的100g礦料進行拌和試驗相對較少，難以察覺到混合料變稠的瞬間，所以編制組將礦料調整為200g再次進行試驗，并基于WER-SBR微表處的特點，分別取外加水量3%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、58%，溫度15℃、25℃、35℃、45℃,油石比6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%進行拌和試8驗，記錄試驗過程中稀漿混合料的稠度變化、攤鋪狀態(tài)以及24h后的配伍性情況。①外加水量對可拌和時間的影響試驗時室溫為24℃,試驗結果如表4所示。表4外加水對可拌和性能的影響外加水量（%）可拌和時間（s）稀漿混合料拌和狀態(tài)3.0混合料未呈現(xiàn)稀漿狀態(tài)，拌和不久便結團3.5混合料呈現(xiàn)稀漿狀態(tài)的時間較短，拌和較為費力4.0成漿狀態(tài)較好4.5>180成漿狀態(tài)良好5.0>180成漿狀態(tài)良好5.5>180混合料偏稀，自由乳液略多，倒出后輕微淌漿6.0>180混合料較稀，自由乳液較多，倒出后明顯淌漿（a）稀漿狀態(tài)良好（b）混合料出現(xiàn)淌漿圖6稀漿混合料拌和狀態(tài)外加水量能夠簡單有效的調整稀漿混合料施工和易性，但應注意，不能一味地增加用水量來延長可拌和時間，否則會造成稀漿混合料離析、淌漿，降低施工質量。②溫度對可拌和時間的影響溫度對施工性能有著顯著的影響，編制組在油石比為7.3%，水性環(huán)氧樹脂摻量為4%，水泥用量為1.8%，外加水用量為4.5%的條件下進行不同溫度下的拌和試驗，試驗前將拌和9容器及原材料放入設置好溫度的烘箱保溫30min，然后再進行拌和試驗。試驗結果如表6所示。表6溫度對可拌和性能的影響溫度(℃)可拌和時間（s）稀漿混合料拌和狀態(tài)>180呈現(xiàn)良好的稀漿狀態(tài)，倒出后輕微淌漿25>180呈現(xiàn)良好的稀漿狀態(tài)35呈現(xiàn)良好的稀漿狀態(tài)45呈現(xiàn)良好的稀漿狀態(tài)微表處混合料在15~45℃的溫度范圍內具備優(yōu)良的施工可操作性。在夏季高溫條件下進行施工時，可根據(jù)實際情況適當調整混合料配比，以保證稀漿混合料具有足夠的可操作時間。（2）成型速度——粘聚力試驗微表處混合料攤鋪結束后，體系內的水分迅速揮發(fā)，乳化瀝青破乳，黏附集料逐漸形成一定強度，短時間就能實現(xiàn)開放交通。然后隨著車輛荷載的碾壓，水分徹底排出，強度繼續(xù)增長。以粘聚力試驗評價微表處混合料的早期強度。粘聚力試驗用于表征微表處混合料的初凝時間及可開放交通時間，《JTG/TF40-02-2005微表處和稀漿封層技術指南》中規(guī)定，通過30min與60min粘聚力值以及試樣測試后的破壞狀態(tài)表征微表處混合料的早期強度，并規(guī)定30min與60min所測得的粘聚力分別不小于1.2N·m與2.0N·m。編制組分別取水泥用量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，溫度為15℃、25℃、35℃、45℃,水性環(huán)氧樹脂摻量為0%、2%、4%、6%、8%進行粘聚力試驗，記錄所測得的粘聚力以及試樣破損狀態(tài)，對微表處的早期強度進行評價。1水泥用量對黏聚力的影響在油石比為7.3%，外加水量為4.5%，水性環(huán)氧樹脂摻量為4%的條件下，編制組對不同水泥摻量下的微表處混合料進行粘聚力試驗，試驗時溫度為26℃,結果如表8及圖10所示。表8水泥對粘聚力的影響水泥用量（%）粘聚力試樣狀態(tài)0.530min0.67未形成整體，仍處于稀漿狀態(tài)，尚有瀝青漿液被擠出45min0.9860min出現(xiàn)多條裂紋，未成型30min被碾散，橡膠壓頭在試件上留下較深的凹槽45min出現(xiàn)1~2條裂紋，接近初級成型60min2.05初級成型30min出現(xiàn)多道裂紋，試樣未成型45min初級成型60min2.25中度成型30min出現(xiàn)1~2道裂紋，試樣接近初級成型2.045min初級成型60min2.38中度成型30min初級成型2.545min2.20中度成型60min2.60完全成型圖10水泥用量與粘聚力增長的關系圖水泥摻量對混合料前期的粘聚力增長有極大貢獻，水泥摻量達到1.5%之前，試樣在30min時幾乎未成型，隨著水泥用量的增加，混合料在各時間段的粘聚力均有不同程度的提升。在強度滿足規(guī)范要求的前提下，建議應控制好水泥的用量。②溫度對黏聚力的影響在油石比為7.3%，水泥用量為1.8%，外加水量為4.5%，水性環(huán)氧樹脂摻量為4%的條件下，對