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国产环氧沥青混合料应用技术研究

摘 要

结合京台高速B匝道桥开展国产环氧沥青混合料应用技术研究。重点针对中、高温型环氧沥青的拉伸性能和黏度时间曲线以及中、高温型环氧沥青混合料高温稳定性能、低温性能?#36864;?#31283;定性能展开对?#30830;?#26512;。

关键词

国产环氧沥青 | 桥面铺装 | 路用性能


环氧沥青技术是将环氧树脂和固化剂加人沥青中,经过固化反应后沥青分子分散于环氧树脂形成的网状结构中,形成不可逆的固化物,从而赋予沥青混合料以优良的物理、力学和路用性能沥青网sinoasphalt.com。目前,我国现已铺筑的桥面铺装材料大部分采用价格昂贵、配方单一的进口环氧沥青,国产的环氧沥青产品数量少[1]。因此,本项目在现有技术基础上,依托实体工程开发低成本环氧沥青,提升国产环氧沥青技术水平,更好地促进环氧沥青混凝土在桥面铺装及道路铺装、修复工程中的推广与应用。


本项目依托工程选取京台高速北京段与南六环交汇的匣道桥进行[2,3]。京台跨六环B匣道长927.6m,宽9m,环氧?#21277;?#27573;为其中两联?#30446;?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; word-wrap: break-word !important; letter-spacing: 0px;">(两跨为钢混叠合?#28023;?#20004;跨为1混凝土?#28023;?#38138;装方式为4cm环氧沥青混合料(EA-13)+4cm玛蹄脂沥青混合料(SMA-13)。

环氧沥青性能研究

环氧沥青固化剂主要分为酸酐类固化剂(中温型)和胺类固化剂(高温型)两大类。本?#21277;?#25152;选择的两种环氧沥青成分为:


1)中温型环氧沥青:韧性酸酐固化剂、双酚A型环氧树脂E44、稀释剂邻苯二甲酸二丁酯、促进剂N,N二甲基苯胺;


2)高温型环氧沥青组成成分为:胺类固化剂、增韧型环氧树脂。

环氧沥青拉伸性能

本?#21277;?#23545;比中温型环氧沥青和高温型环氧沥青的拉伸性能,拉伸?#21277;?#27979;得的结果如表1所示。

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由表1可知,高温型环氧沥青的抗拉强度?#25237;?#35010;伸长?#31034;?#36739;中温型环氧沥青有着很大的优势,其抗拉强度?#25237;?#35010;伸长率的测试结果分别达到了6.53MPa和431%。这?#24471;?#39640;温型环氧沥青分子内化学键作用力很强,并且具有较好的高弹性形变能力,且空间网络结构更均匀致密。

环氧沥青黏度时间曲线

环氧改性沥青在温度较高的条件下固化速率明显较快,在?#23548;?#30340;施工?#34892;?#35201;尽量地缩短?#35775;?#38754;层拌合到碾压的时间。此外,环氧改性沥青初始有着较低的黏度,流动性能较好,施工时候可以保证在低温条件下环氧沥青能够充分裹附在矿质集料的表面。环氧沥青是热固性材料,为满足施工适用期的要求,将以黏度随时间变化作控制指标。环氧沥青黏度时间曲线见图1、图2。


由图1、图2可以看出中温型环氧沥青在110℃、120℃与130℃下黏度随着环氧沥青固化进程时间的变化关系。可以看出在130℃时的黏度增长趋势比110'C、120℃时的黏度增长趋势现象要明显。通过固化实验数据对比,中温型环氧沥青温度较为敏感,最佳固化温度为160℃。

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环氧沥青混合料性能研究

本?#21277;?#36873;择EA-13型沥青混合料进行环氧改性沥青棍合料的配合比设计,采用的矿料级配设计如表2所示,并确定最佳油石比OAC为6.9%。

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环氧沥青混合料高温稳定性能

按照现行?#21277;?#35268;程JTG E20-2011的?#21277;?#26041;法进行车辙?#21277;椋?#19981;同混合料的60℃车辙?#21277;?#23545;比结果如表3所示。

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由表3可知,60℃条件下两种环氧沥青混合料几乎无变形,性能明显优于SBS改性沥青混合料,可以看出热拌环氧沥青混合料高温稳定性能具有非常高的优势。

       环氧沥青混合料低温性能

高、低温环氧沥青混合料低温弯曲?#21277;?#32467;分析如表4、表5所示。

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由以上?#21277;?#32467;果分析可得:高温型环氧沥青混合料的最大弯拉应变和弯曲劲度模量都明?#28304;?#20110;中温型环氧沥青混合料,?#24471;?#39640;温型环氧沥青混合料的低温性能明显高于中温型环氧沥青混合料。高温型环氧沥青混合料小梁试件破坏时,裂缝并未贯穿试件整个高?#30830;段А?#27492;外,观察小梁试件裂缝分开处发现,很多断裂处是混合料中的集料发生断裂,由此可以看出,低温条件下高温型环氧沥青混合料的沥青与集料粘结非常牢固。

环氧沥青混合料水稳定性能

高、低温环氧沥青混合料水稳定性能?#21277;?#32467;果分析如表6、表7所示。

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高、中温环氧沥青混合料残留稳定度均能够达到90%以上;高温型环氧沥青混合料冻融劈裂残留强度比高达96.7%,从整体?#21277;?#32467;果可以看出高温型环氧改性沥青混合料有着良好的抗水损害性能。


综上,最终选用性能优异的高温型环氧沥青混合料应用于京台高速B匝道桥实体工程。项目实施过程中,专?#23548;?#26415;人员严格把控施工流程,控制施工质量。铺筑完成后对现场施工质量进行检验,?#35775;?#22806;观均?#21462;?#32654;观。

结语

环氧沥青作为一种热固性材料,具有优异的性能,是桥面铺装理想的材料之一。目前进口环氧沥青价格高,国产化水?#20132;?#26377;待提高,因此本项目以降低成本为目的开发国产环氧沥青,对其性能进行表征,并将其应用于京台高速匝道桥的铺装中,具体结论如下:


1)本项目依托京台高速(北京段)工程三标B匝道桥开展环氧沥青混合料性能研究。项目实施过程中,专?#23548;?#26415;人员严格把控施工流程,控制施工质量。铺筑完成后对现场施工质量进行检验,?#35775;?#22806;观均?#21462;?#32654;观。


2)环氧沥青性能分析:高温型环氧沥青的抗拉强度?#25237;?#35010;伸长率明显优于中温型环氧沥青。高温型环氧沥青初始黏度较低,流动性能好,施工时可操作时间长。通过光学显微镜对环氧沥青发生固化反应的不同时段进行微观观测,固化反应过程是环氧树脂与固化剂由点状一线状一网状结构的变化到最终稳定的过程。


3)环氧沥青混合料路用性能分析:热拌环氧沥青混合料60℃高温车辙?#21277;?#20960;乎无变形,?#24471;?#28909;拌环氧沥青混合料具有良好的高温稳定性。高温型环氧沥青混合料的低温最大弯拉应变和弯曲劲度模量都明?#28304;?#20110;中温型环氧沥青混合料。热拌环氧沥青混合料浸水48h后残留稳定度能够达到90%以上,且高温型环氧沥青混合料的冻融劈裂残留强度高达96.7%,有着良好的抗水损害性能。


标签:技术?#34892;?/a>,改性沥青
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