高溫拌和型改性環(huán)氧瀝青混合料的開發(fā)

秦 耕 何 翔 李 璐 李 睿

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067； 2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 401336)

高溫拌和型改性環(huán)氧瀝青混合料的開發(fā)

秦 耕1何 翔1李 璐2李 睿2

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067； 2.重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 401336)

基于傳統(tǒng)的環(huán)氧瀝青混合料在應(yīng)用中的缺陷，開發(fā)研究了一種高溫拌和型的改性環(huán)氧瀝青混合料，并對(duì)所用材料作了介紹，分析了其在不同溫度下的粘度增長規(guī)律及施工可操作時(shí)間，同時(shí)對(duì)其路用性能進(jìn)行了試驗(yàn)，指出其具有廣闊的應(yīng)用前景。

高溫拌和，環(huán)氧瀝青，溫度，試驗(yàn)

1 概述

環(huán)氧瀝青混凝土是由環(huán)氧瀝青結(jié)合料與符合級(jí)配要求的礦料按特定工藝制成的熱固性混凝土材料，被廣泛應(yīng)用于大跨徑鋼橋面鋪裝中。環(huán)氧瀝青是一種由環(huán)氧樹脂、固化劑與基質(zhì)瀝青經(jīng)復(fù)雜的化學(xué)改性所得到的混合物，固化后的環(huán)氧瀝青混合料是一種力學(xué)性能較高的材料[1,2]。

目前市面上應(yīng)用較廣的環(huán)氧瀝青混合料大都采用進(jìn)口產(chǎn)品美國環(huán)氧和日本環(huán)氧，但美國環(huán)氧屬于溫拌環(huán)氧(拌和溫度120 ℃)，在120 ℃下拌和施工的環(huán)氧瀝青混合料存在施工和易性差、可操作時(shí)間短、水汽難以揮發(fā)造成鋼橋面鋪裝早期病害等諸多問題；而日本環(huán)氧瀝青混合料屬于高溫拌和型(拌和溫度180 ℃)，具有優(yōu)異的高溫性能和施工和易性，但也存在低溫抗開裂性差，成本高等缺點(diǎn)[3-6]。

針對(duì)上述問題，開發(fā)出一種高溫拌和型的改性環(huán)氧瀝青混合料，不僅具有優(yōu)異的路用性能，且施工可操作時(shí)間長，成本低廉，具有較大的應(yīng)用價(jià)值和市場前景。

2 環(huán)氧瀝青混合料試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)主要原料

1)環(huán)氧瀝青配方體系。

所開發(fā)的環(huán)氧瀝青配方體系包括：基質(zhì)瀝青、改性環(huán)氧樹脂、復(fù)配固化劑體系。其中基質(zhì)瀝青采用泰普克基質(zhì)瀝青，復(fù)配固化劑體系包括高溫固化劑1號(hào)和高溫固化劑2號(hào)。該環(huán)氧瀝青配方體系具有優(yōu)異的相容性。

2)集料及礦粉。

集料選用優(yōu)質(zhì)的石灰?guī)r，集料相關(guān)指標(biāo)檢測結(jié)果符合JTJ F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范，如表1所示。

表1 集料技術(shù)指標(biāo)

礦質(zhì)填料采用石灰?guī)r礦粉，其技術(shù)指標(biāo)符合JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青試驗(yàn)規(guī)程瀝青面層用集料質(zhì)量要求。

2.2 環(huán)氧瀝青在不同溫度下的粘度增長規(guī)律

由于環(huán)氧瀝青混合料屬于反應(yīng)性材料，在較高的溫度下普通環(huán)氧瀝青混合料反應(yīng)速率較快，施工可操作期短(美國環(huán)氧僅為1 h)，從而為其工程施工帶來極大的困難。

由于環(huán)氧瀝青固化反應(yīng)直接反映在其隨時(shí)間粘度的增長，當(dāng)粘度增長至1 Pa·s時(shí)，代表環(huán)氧瀝青混合料已無法正常施工，所以本文采用旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)方法研究所開發(fā)的高溫拌和型環(huán)氧瀝青在不同溫度下的粘度增長趨勢，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，所開發(fā)的高溫拌和型環(huán)氧瀝青在150 ℃～180 ℃的溫度區(qū)間內(nèi)，粘度增長到1 Pa· s的時(shí)間均大于120 min，說明其在工程應(yīng)用中，至少具有2 h的施工可操作時(shí)間，相對(duì)美國環(huán)氧瀝青延長了1 h，大大緩解了目前環(huán)氧瀝青混合料施工難控制的問題。

2.3 環(huán)氧瀝青混合料在不同溫度下施工可操作時(shí)間研究

環(huán)氧瀝青混合料在施工過程中，如果由于早期固化未及時(shí)攤鋪，會(huì)直接導(dǎo)致環(huán)氧瀝青混合料攤鋪后孔隙率增大，路用性能下降。因此本文將環(huán)氧瀝青混合料拌和后，在不同的溫度下保溫(160 ℃，180 ℃，200 ℃)，分別在不同保溫時(shí)間后成型馬歇爾試件，并測試其馬歇爾性能及孔隙率，從而評(píng)價(jià)所開發(fā)的環(huán)氧瀝青混合料的施工可操作時(shí)間，如表2所示。

表2 環(huán)氧瀝青混合料施工可操作時(shí)間試驗(yàn)

從表2可以看出，自制高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料在160 ℃以下，其施工可操作時(shí)間可達(dá)到3 h以上；在180 ℃下保溫2.5 h后，其馬歇爾穩(wěn)定度發(fā)生明顯下降，且孔隙率明顯增大，說明其在180 ℃下施工可操作時(shí)間約為2 h，這與環(huán)氧瀝青粘度增長規(guī)律的試驗(yàn)結(jié)論一致；而在200 ℃的溫度下，其施工可操作時(shí)間也有1.5 h，證明所開發(fā)的高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料與市面上的同類產(chǎn)品相比，明顯延長了其施工可操作時(shí)間，具有重要的意義。

2.4 環(huán)氧瀝青混合料路用性能試驗(yàn)

1)馬歇爾性能試驗(yàn)。

按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青試驗(yàn)規(guī)程，成型高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試件，級(jí)配采用日本環(huán)氧專用級(jí)配JA-10，油石比6.7%，養(yǎng)護(hù)條件為60 ℃下固化3 d，測試溫度60 ℃，并同步成型日本環(huán)氧瀝青混合料，測試其馬歇爾性能如表3所示。

從表3可以看出，自制高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料比日本環(huán)氧瀝青混合料具有更優(yōu)異的馬歇爾性能，且成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者，具有較好的應(yīng)用前景。

表3 環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2)高溫性能試驗(yàn)。

按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青試驗(yàn)規(guī)程，成型高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料高溫車轍試件，級(jí)配采用日本環(huán)氧專用級(jí)配JA-10，油石比6.7%，養(yǎng)護(hù)條件為60 ℃下固化3 d，測試溫度分別為60 ℃和70 ℃，并同步成型日本環(huán)氧瀝青混合料，測試其高溫性能如表4所示。

表4 環(huán)氧瀝青混凝土高溫性能試驗(yàn) 次/mm

從表4可以看出，自制高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料具有比日本環(huán)氧瀝青混合料更加優(yōu)異的高溫性能。

3)低溫性能試驗(yàn)。

按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青試驗(yàn)規(guī)程，成型高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料低溫彎曲試件，級(jí)配采用日本環(huán)氧專用級(jí)配JA-10，油石比6.7%，養(yǎng)護(hù)條件為60 ℃下固化3 d，測試溫度-10 ℃，并同步成型日本環(huán)氧瀝青混合料，測試其低溫彎曲性能如表5所示。

表5 環(huán)氧瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)

從表5可以看出，所開發(fā)的高溫拌和型環(huán)氧瀝青混合料與日本環(huán)氧瀝青混合料相比，抗彎強(qiáng)度相差不大，而抗彎應(yīng)變稍優(yōu)于后者，證明其具有比日本環(huán)氧更優(yōu)異的低溫抗開裂性能。

3 結(jié)語

采用基質(zhì)瀝青、改性環(huán)氧樹脂、復(fù)配高溫固化劑體系的配方，研制出一種高溫拌和型改性環(huán)氧瀝青混合料，不僅具有較長的施工可操作時(shí)間，解決了目前普通環(huán)氧瀝青混合料在高溫下施工可操作期短，難以控制的問題，并且與同類進(jìn)口產(chǎn)品日本環(huán)氧相比，具有更加優(yōu)異的路用性能，而成本遠(yuǎn)低于日本環(huán)氧，將其應(yīng)用于大跨徑鋼橋面鋪裝中具有很好的市場前景。

[1] 曹雪娟，郝增恒，皮育暉.環(huán)氧瀝青混凝土材料及其性能試驗(yàn)研究[J].公路交通技術(shù)，2006，10(5)：37-39.

[2] 王 曉，程 剛，黃 衛(wèi).環(huán)氧瀝青混凝土性能研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001，31(6)：21-24.

[3] 張 昭，李 璐，盛興躍.新型改性環(huán)氧瀝青混合料的性能研究[J].山西建筑，2012,38(18)：126-128.

[4] 李宇峙，吳國平，邵臘庚.環(huán)氧瀝青混凝土材料在鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用[J].公路工程，2005，30(3)：168-174.

[5] 黃 明，黃衛(wèi)東.通過高溫性能測評(píng)不同級(jí)配在環(huán)氧瀝青上的應(yīng)用[J].公路工程，2009，34(5)：133-136.

[6] 周曉華，宗 海，王 曉，等.環(huán)氧瀝青混合料低溫性能研究[J].公路，2006(1):179-182.

Developing of modified epoxy asphalt concrete of high temperature mixing

Qin Geng1He Xiang1Li Lu2Li Rui2

(1.ChinaMerchantsChongqingCommunicationsResearch&DesignInstituteCo.,Ltd,Chongqing400067,China；2.ChongqingZhixiangPavingTechnologyEngineeringCo.,Ltd，Chongqing401336,China)

Based on the shortages in the application of the traditional epoxy modified asphalt mixture, the paper develops the high-temperature epoxy modified asphalt mixture, introduces its materials, and analyzes the increasing viscosity law of the mixture at different temperature and the operable time in the construction, undertakes the test for its traffic performance, and points out it has broader application prospect.

high-temperature mixing, epoxy asphalt, temperature, test

1009-6825(2015)32-0113-03

2015-09-08

秦 耕(1989- )，女，助理工程師

TU535

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