路用低摻量環(huán)氧瀝青及其混合料性能研究

中圖分類號(hào)：U414.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.024

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0082-03

0 引言

瀝青作為典型黏彈性材料，在高溫季節(jié)接近于流體狀態(tài)，在道路交叉口等重載路段，由于車輛頻繁驟停啟動(dòng)，易發(fā)生失穩(wěn)型車轍病害1。傳統(tǒng)改性瀝青采用聚合改性劑，如橡膠、纖維、塑料等高分子聚合物摻入道路石油瀝青中，混合均勻，進(jìn)而提升混合料路用性能，但由于其本質(zhì)上并未改變?yōu)r青黏彈性材料的特性，在道路交叉口復(fù)雜環(huán)境條件下仍會(huì)出現(xiàn)車轍病害[2]。

環(huán)氧樹脂作為一種熱固性材料，在鋼橋面鋪裝中已得到廣泛且成熟的應(yīng)用，其力學(xué)性能優(yōu)異，在高溫時(shí)瀝青顆粒被束縛，環(huán)氧瀝青會(huì)變軟，但不會(huì)流動(dòng)，其構(gòu)成的混凝土不會(huì)出現(xiàn)明顯擁包、車轍等路面破壞現(xiàn)象，同時(shí)低溫下也保持著一定的柔性，不會(huì)過于脆硬3。因此，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者將研究目光轉(zhuǎn)移到低摻量環(huán)氧瀝青的道路應(yīng)用當(dāng)中：劉文占4通過離析試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)從經(jīng)濟(jì)性和材料性能方面確定了低摻量環(huán)氧瀝青環(huán)氧樹脂摻量約為25% ；杜鵬通過高溫車轍試驗(yàn)驗(yàn)證了摻量為 10% 的環(huán)氧瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度可提升 60% ；劉烘鑫通過環(huán)氧瀝青膠結(jié)料與混合料性能綜合對(duì)比確定了環(huán)氧樹脂摻量為 20% 以上時(shí)可顯著提升路用性能；王耀正等7對(duì)低摻量環(huán)氧瀝青添加了相容劑，通過瀝青三大指標(biāo)與馬歇爾穩(wěn)定度驗(yàn)證了 20% 摻量的環(huán)氧瀝青相容性得到顯著改善。

低摻量環(huán)氧瀝青混合料在道路中應(yīng)用具有可行性。本文采用了自主開發(fā)的路用環(huán)氧樹脂摻入SBS改性瀝青中，對(duì)其膠結(jié)料性能與路用性能展開研究，并結(jié)合傳統(tǒng)道路交叉口采用的SBS改性瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比。

1原材料及試驗(yàn)方法

1.1瀝青及環(huán)氧樹脂

本文采用的SBS改性瀝青為成品瀝青，由江蘇南京中億通有限公司生產(chǎn)，SBS摻量為 4% 。路用環(huán)氧樹脂由江蘇中路交科科技股份有限公司生產(chǎn)。SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)如表1所示，路用環(huán)氧樹脂結(jié)合料技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

1.2礦料及纖維

礦粉選擇南京某廠家生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，集料選擇玄武巖，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。選擇聚酯纖維的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

1.3 試驗(yàn)方法

將路用環(huán)氧樹脂摻入預(yù)加熱至180℃的SBS改性瀝青中，充分?jǐn)嚢柚频玫蛽搅凯h(huán)氧瀝青， 養(yǎng)護(hù)4d形成最終強(qiáng)度，常溫放置1d即可進(jìn)行性能試驗(yàn)。參照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，針對(duì)不同指標(biāo)，對(duì)低摻量環(huán)氧瀝青材料進(jìn)行以下試驗(yàn)：

（1）黏度試驗(yàn)與拉伸試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)低摻量環(huán)氧瀝青材料施工容留時(shí)間與拉伸性能。

（2）馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、小梁彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)，分析評(píng)價(jià)低摻量環(huán)氧瀝青混合料路用性能。

2低摻量環(huán)氧瀝青性能研究

2.1容留時(shí)間

采用布洛克菲爾德旋轉(zhuǎn)黏度儀進(jìn)行環(huán)氧瀝青施工容留時(shí)間性能研究。選擇 轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為 ，控制扭矩為 。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

環(huán)氧瀝青材料黏度隨時(shí)間逐步增長(zhǎng)，當(dāng)黏度過高，易出現(xiàn)壓實(shí)困難，廢料較多，甚至可能影響混合料性能。施工過程中要求黏度 超過該聞值即為廢料，不建議繼續(xù)施工[8]。從圖1可以看出，低摻量環(huán)氧瀝青黏度雖隨時(shí)間增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度緩慢，在3h條件下， 范圍內(nèi)，瀝青黏度均顯著 lt; 1000MPa·s ，具有充裕的施工容留時(shí)間。

2.2 拉伸性能

環(huán)氧瀝青拉伸性能可有效反映材料的力學(xué)特性與變形性能。將低摻量環(huán)氧瀝青成型標(biāo)準(zhǔn)啞鈴型試件，于 下進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，拉伸速率選擇 ，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率隨樹脂摻量有顯著變化，在 25% 摻量條件下，拉伸強(qiáng)度僅為0.27 MPa ，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到了 663% ，更多的是表現(xiàn)了SBS瀝青材料特性，體系內(nèi)SBS改性瀝青具有主導(dǎo)作用；將環(huán)氧樹脂摻量提升至 30% 時(shí)，拉伸強(qiáng)度達(dá)到了1.05 ，比 25% 摻量力學(xué)性能提升 289% ，且該摻量條件下斷裂伸長(zhǎng)率為 280% ，表現(xiàn)出優(yōu)異的變形性能；繼續(xù)提升環(huán)氧樹脂摻量至 35% 時(shí)，拉伸強(qiáng)度為 1.28MPa ，提升約 22% ，拉伸強(qiáng)度提升較小，斷裂伸長(zhǎng)率 225% ，下降約19. 6% 。因此，低摻量環(huán)氧瀝青的較優(yōu)摻量選擇為 30% 。

3低摻量環(huán)氧瀝青混合料性能研究

采用SMA一13級(jí)配，級(jí)配設(shè)計(jì)如圖3所示。環(huán)氧樹脂摻量為環(huán)氧瀝青質(zhì)量的 30% ，油石比采用 6.0% ，聚酯纖維摻量 0.3% 。

3.1馬歇爾穩(wěn)定度

進(jìn)行NRSMA－13馬歇爾試驗(yàn)，并與常規(guī)SMA－13瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)溫度為60℃，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，環(huán)氧樹脂摻入對(duì)SMA-13級(jí)配瀝青混合料空隙率無(wú)顯著影響，得益于環(huán)氧瀝青膠凝固化形成三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，對(duì)集料裹覆性強(qiáng)、黏聚性高[9]。在 30% 環(huán)氧樹脂摻量條件下，NRSMA－13比SMA－13穩(wěn)定度提升約 186% ，力學(xué)性能顯著提升；流值介于 ，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗塑性變形能力。

3.2 高溫性能

對(duì)NRSMA-13與SMA-13瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為60℃與 ，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

從表5可以看出，低摻量環(huán)氧樹脂在路面抗車轍方面效果顯著。 條件下，NRSMA－13較比SMA－13瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度高約19000次/ mm ，高溫性能提升約 280% ，車轍深度為 ，僅為SMA－13瀝青混合料車轍深度的 1/3 ，表現(xiàn)出極其優(yōu)異的抗車轍性能； 條件下，NRSMA－13動(dòng)穩(wěn)定度略有下降，但仍 gt; 10000次/ m m ，車轍深度僅為0. 76m m ，表明低摻量環(huán)氧瀝青混合料NRSMA－13能有效抵御極端高溫條件下路面抗車轍性能。

3.3 低溫性能

進(jìn)行NRSMA-13與SMA-13瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為一10℃。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

從表6可以看出，在摻入 30% 環(huán)氧樹脂條件下，較常規(guī)改性瀝青SMA-13，NRSMA－13瀝青混合料 極限抗彎拉應(yīng)變均 ，與SMA－13瀝青混合料低溫抗裂性能無(wú)顯著性差異，這表明摻入低摻量環(huán)氧樹脂對(duì)瀝青混合料SMA-13低溫性能影響較小。

3.4水穩(wěn)定性

進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)，評(píng)價(jià)NRSMA－13與SMA－13瀝青混合料水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

從表7可以看出，得益于環(huán)氧瀝青熱固條件性質(zhì)，浸水作用下，環(huán)氧瀝青與集料裹覆能力更強(qiáng)[10]，NRSMA－13殘留穩(wěn)定度為 87.9% ，凍融劈裂強(qiáng)度比為92. 1% ，較SBS改性瀝青SMA－13殘留穩(wěn)定度提升 1.4% ，凍融劈裂強(qiáng)度比提升3. 1% 。

4結(jié)語(yǔ)

本文圍繞低摻量環(huán)氧瀝青材料膠結(jié)料性能與混合料路用性能展開了研究，主要結(jié)論如下：

（1）低摻量環(huán)氧瀝青黏度隨時(shí)間增長(zhǎng)， 180℃施工容留時(shí)間 環(huán)氧樹脂摻量條件下拉伸強(qiáng)度為1.05 ，斷裂伸長(zhǎng)率為 280% ，力學(xué)性能與變形性能良好。

（2）30% 環(huán)氧樹脂摻量瀝青混合料NRSMA－13力學(xué)性能優(yōu)異，高溫性能突出， 動(dòng)穩(wěn)定度 gt; 25000次/mm，70℃動(dòng)穩(wěn)定度 gt;14000次/ m m ；低摻量環(huán)氧樹脂對(duì)混合料低溫性能無(wú)顯著影響，可略微提升瀝青混合料水穩(wěn)定性。

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