ETO高粘弹超薄罩面
缤德ETO高粘弹超薄罩面技术(high-viscosity and Elastic ultra-Thin Overlay, ETO),指的是通过异步洒布超粘非乳化粘层油,在当地普通SBS改性沥青的基础上,只需在拌合站中采用干法工艺添加ETO薄层特种改性添加剂与专用抗裂纤维(视需要)得到高粘弹改性沥青混合料,采用传统沥青路面摊铺压实工艺,并结合温拌技术保证施工性能,标配反射裂缝成套防治系统,铺筑的厚1.2-2.0cm的超薄罩面技术(如图1所示,典型厚度为1.5cm)。
该技术具有抗车辙、抗裂、抗滑、低噪等特点,耐久性好,使用寿命长达5-8年,各指标均达到或超过《公路沥青路面养护技术规范》中对于超薄罩面的技术要求。适用于不同天气条件、不同交通等级的公路或城市道路沥青路面或水泥路面(隧道、高架桥等)磨耗层功能性罩面,在我国广东、上海、河北等各种气候条件下,具有7年以上重载交通500多万平米成功应用经验。
性能优异
能适用于不同路况,满足不同的养护需求,具有良好的高温稳定性,低温抗裂性,抗疲劳开裂, 抗反射裂缝以及抗松散能力。
适应性好
特殊相变材料,高温粘度大、抵抗变形,低温粘度小、预防裂缝。适用于南方高温多雨地区,也同样适用于寒冷地区, 吸收了温拌薄层技术的宽温域施工特性。
施工便利
无需专用生产设备与施工设备,可操作性强;采用ETO 薄层添加剂,在拌合站利用当地普通改性沥青进行干法添加或湿法添加。
性价比高
单价比传统超薄罩面低10-20%,使用寿命5-8 年。
符合规范
满足或超过规范的各类技术指标,低风险、高效果解决养护问题。
性能优异:能适用于不同路况,满足不同的养护需求,具有良好的高温稳定性,低温抗裂性,抗疲劳开裂,抗反射裂缝以及抗松散能力
适应性好:特殊相变材料,高温粘度大、抵抗变形,低温粘度小、预防裂缝。适用于南方高温多雨地区,也同样适用于寒冷地区, 吸收了温拌薄层技术的宽温域施工特性
施工便利:无需专用生产设备与施工设备,可操作性强;采用ETO薄层添加剂,在拌合站利用当地普通改性沥青进行干法添加或湿法添加
性价比高:单价比传统超薄罩面低10-20%,使用寿命5-8年
符合规范:满足或超过规范的各类技术指标,低风险、高效果解决养护问题
表1 ETO高粘弹改性沥青指标要求
ETO高粘弹改性沥青混合料选用骨架孔隙型级配CPA-7,级配总体应满足表2要求。
ETO高粘弹超薄罩面沥青混合料应满足表3中的各项技术要求。
依托同济大学道路与机场工程教育部重点实验室,研发了一种超粘非乳化粘层油,其具有以下作用:
1)超高粘结强度:拉拔强度可达2Mpa, 粘结强度为NOVACHIP改性乳化沥青的两倍(如图4所示)。
2)自愈、自粘:选用自愈材料,即使因不利条件破坏后仍可反复粘结
3)喷洒设备:简单改装普通乳化沥青喷洒设备
4)再生固本:对原路面起到再生作用,有效激活原路面老化沥青,修复粘结失效
5)嵌挤互锁:采用油性粘层油,在加铺高温新罩面后能瞬时软化原路面,结合胶轮压路机能使得新老集料相互嵌挤
6)有效粘结:加入表面活性剂提高渗透性,可渗入原有路面,像钉子一样嵌入路面结构层,确保有效粘结
7)和光同尘:将水泥路面上的粉尘全部吸纳,避免软弱夹层
8)以一当十:洒布量典型用量为0.10-0.15 kg/m2。相比之下,同步摊铺超薄的乳化类粘层油通常需要0.8~1.0 kg/m2
在高延弹薄层混合料出色的性能基础上,采用成套的反射裂缝防治系统,有效抵抗反射裂缝,具体分为以下四个方面:
突破传统密封胶材料极限,采用具有四100特点的超粘韧克裂胶(软化点≥100℃,延度≥100cm,高温PG分级≥100℃,粘度≥100万),用于替代普通灌封胶,高弹性及软化点的超粘韧克裂胶降低传统灌缝胶因高温软化而造成的塌陷问题,出色的低温弹性与粘度使得超粘韧克裂胶具有极高的抗拉伸能力以抵抗反射裂缝的发生与曼延,从源头防治反射裂缝。
采用严格灌缝工艺,在灌缝施工时需要给裂缝“戴帽子”, 在裂缝两侧拖成一定宽度与厚度的帽封层(如图7所示),灌缝胶须高出路面2-3mm,宽度须在裂缝两边各宽出2cm,从细节防治反射裂缝。
从沥青胶结料着手,重视高延弹改性沥青的低温抗拉性能,提高沥青的延弹特性,以提高沥青混合料抵御温缩应力的能力,从而提高超薄罩面的抗裂性能。并视需要在混合料中加入专用聚合物纤维,提高混合料抗裂性能,进一步抵抗裂缝的发生与发展,从前期抑制裂缝的发生。
在沥青胶结料母液中加入特殊自愈材料,使得新加铺的DTOS高延弹同步超薄罩面即使在使用5~8年出现裂缝时也具有自愈的能力,不发生 “啃边”,裂而不掉,从后期抵抗裂缝的发展。
薄层加铺原路面裂缝处治需要选用性能优良的灌缝胶以防治原路面反射裂缝的产生与发展,然而普通的灌缝胶大多以基质沥青或者普通改性沥青制备而成,反而在高性能薄层加铺后成为薄弱环节,使得本身有缺陷的地方再次成为缺陷。通过大量研究与工程跟踪,提出了超粘韧克裂胶作为薄层加铺专用裂缝处治方案,其需要符合表5的规定,各指标远超过排水路面中高黏度改性沥青的要求。高要求的软化点指标(≥100℃)、高温PG分级(≥100℃)与粘度指标(60℃动力粘度>100万Pa.s)是为了保证超粘韧克裂胶具有足够的高温性能,在热拌混合料摊铺时不会出现流淌,以至于提升到表面后造成泛油;高要求的5℃延度指标(≥100cm)可以确保灌缝胶在冬季低温条件下提供足够的抗拉伸能力,承受温缩造成的位移与应变,同时良好的延韧性使得应力在灌缝胶中得以吸收与消散,抵抗反射裂缝;170℃运动黏度≤1 .5 Pa.s的要求使得灌缝胶在180℃左右的加热温度下即可满足施工与灌缝的流淌性要求,同时也避免现场的过度加热造成老化。
目前市场上大部分灌缝胶难以达到表5中的指标要求,尤其是5℃延度。即使是满足表5要求的成品灌缝胶,通常也需要在现场加热到较高的温度(一般会超过220℃),这一方面需要较长的加热时间,影响施工效率,另一方面,高温会使得成品灌缝胶中的沥青及SBS改性剂产生严重的老化与硬化,降低了灌缝胶最终的使用性能。因此建议采用现场改性技术,即将基质沥青或普通灌缝胶在现场加热后(可采用灌缝机或简易的加热设备,温度控制在180℃左右)添加超粘韧改性剂以达到表5的指标要求,改性剂的添加量需根据添加后的超粘韧克裂胶达到表5的指标要求所决定,一般为沥青质量的20%~25%。
四川雅西高速观音岩特大桥引桥
(全国首例钢纤维水泥混凝土桥面超薄罩面加铺,项目面积5.7万平,2020.6.15 实施)