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國產環氧瀝青混合料應用技術研究
2019年05月21日    閱讀量:2805    新聞來源: 瀝青路面  |  投稿

摘 要

結合京臺高速B匝道橋開展國產環氧瀝青混合料應用技術研究。重點針對中、高溫型環氧瀝青的拉伸性能和黏度時間曲線以及中、高溫型環氧瀝青混合料高溫穩定性能、低溫性能和水穩定性能展開對比分析。

關鍵詞

國產環氧瀝青 | 橋面鋪裝 | 路用性能


環氧瀝青技術是將環氧樹脂和固化劑加人瀝青中,經過固化反應后瀝青分子分散于環氧樹脂形成的網狀結構中,形成不可逆的固化物,從而賦予瀝青混合料以優良的物理、力學和路用性能瀝青網www.upxbj.icu。目前,我國現已鋪筑的橋面鋪裝材料大部分采用價格昂貴、配方單一的進口環氧瀝青,國產的環氧瀝青產品數量少[1]。因此,本項目在現有技術基礎上,依托實體工程開發低成本環氧瀝青,提升國產環氧瀝青技術水平,更好地促進環氧瀝青混凝土在橋面鋪裝及道路鋪裝、修復工程中的推廣與應用。


本項目依托工程選取京臺高速北京段與南六環交匯的匣道橋進行[2,3]。京臺跨六環B匣道長927.6m,寬9m,環氧試驗段為其中兩聯四跨(兩跨為鋼混疊合梁,兩跨為1混凝土梁),鋪裝方式為4cm環氧瀝青混合料(EA-13)+4cm瑪蹄脂瀝青混合料(SMA-13)。

環氧瀝青性能研究

環氧瀝青固化劑主要分為酸酐類固化劑(中溫型)和胺類固化劑(高溫型)兩大類。本試驗所選擇的兩種環氧瀝青成分為:


1)中溫型環氧瀝青:韌性酸酐固化劑、雙酚A型環氧樹脂E44、稀釋劑鄰苯二甲酸二丁酯、促進劑N,N二甲基苯胺;


2)高溫型環氧瀝青組成成分為:胺類固化劑、增韌型環氧樹脂。

環氧瀝青拉伸性能

本試驗對比中溫型環氧瀝青和高溫型環氧瀝青的拉伸性能,拉伸試驗測得的結果如表1所示。

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由表1可知,高溫型環氧瀝青的抗拉強度和斷裂伸長率均較中溫型環氧瀝青有著很大的優勢,其抗拉強度和斷裂伸長率的測試結果分別達到了6.53MPa和431%。這說明高溫型環氧瀝青分子內化學鍵作用力很強,并且具有較好的高彈性形變能力,且空間網絡結構更均勻致密。

環氧瀝青黏度時間曲線

環氧改性瀝青在溫度較高的條件下固化速率明顯較快,在實際的施工中需要盡量地縮短路面面層拌合到碾壓的時間。此外,環氧改性瀝青初始有著較低的黏度,流動性能較好,施工時候可以保證在低溫條件下環氧瀝青能夠充分裹附在礦質集料的表面?;費趿で嗍僑裙絳圓牧?,為滿足施工適用期的要求,將以黏度隨時間變化作控制指標?;費趿で圇ざ仁奔淝嘸?、圖2。


由圖1、圖2可以看出中溫型環氧瀝青在110℃、120℃與130℃下黏度隨著環氧瀝青固化進程時間的變化關系??梢鑰闖鱸?30℃時的黏度增長趨勢比110'C、120℃時的黏度增長趨勢現象要明顯。通過固化實驗數據對比,中溫型環氧瀝青溫度較為敏感,最佳固化溫度為160℃。

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環氧瀝青混合料性能研究

本試驗選擇EA-13型瀝青混合料進行環氧改性瀝青棍合料的配合比設計,采用的礦料級配設計如表2所示,并確定最佳油石比OAC為6.9%。

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環氧瀝青混合料高溫穩定性能

按照現行試驗規程JTG E20-2011的試驗方法進行車轍試驗,不同混合料的60℃車轍試驗對比結果如表3所示。

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由表3可知,60℃條件下兩種環氧瀝青混合料幾乎無變形,性能明顯優于SBS改性瀝青混合料,可以看出熱拌環氧瀝青混合料高溫穩定性能具有非常高的優勢。

       環氧瀝青混合料低溫性能

高、低溫環氧瀝青混合料低溫彎曲試驗結分析如表4、表5所示。

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由以上試驗結果分析可得:高溫型環氧瀝青混合料的最大彎拉應變和彎曲勁度模量都明顯大于中溫型環氧瀝青混合料,說明高溫型環氧瀝青混合料的低溫性能明顯高于中溫型環氧瀝青混合料。高溫型環氧瀝青混合料小梁試件破壞時,裂縫并未貫穿試件整個高度范圍。此外,觀察小梁試件裂縫分開處發現,很多斷裂處是混合料中的集料發生斷裂,由此可以看出,低溫條件下高溫型環氧瀝青混合料的瀝青與集料粘結非常牢固。

環氧瀝青混合料水穩定性能

高、低溫環氧瀝青混合料水穩定性能試驗結果分析如表6、表7所示。

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高、中溫環氧瀝青混合料殘留穩定度均能夠達到90%以上;高溫型環氧瀝青混合料凍融劈裂殘留強度比高達96.7%,從整體試驗結果可以看出高溫型環氧改性瀝青混合料有著良好的抗水損害性能。


綜上,最終選用性能優異的高溫型環氧瀝青混合料應用于京臺高速B匝道橋實體工程。項目實施過程中,專業技術人員嚴格把控施工流程,控制施工質量。鋪筑完成后對現場施工質量進行檢驗,路面外觀均勻、美觀。

結語

環氧瀝青作為一種熱固性材料,具有優異的性能,是橋面鋪裝理想的材料之一。目前進口環氧瀝青價格高,國產化水平還有待提高,因此本項目以降低成本為目的開發國產環氧瀝青,對其性能進行表征,并將其應用于京臺高速匝道橋的鋪裝中,具體結論如下:


1)本項目依托京臺高速(北京段)工程三標B匝道橋開展環氧瀝青混合料性能研究。項目實施過程中,專業技術人員嚴格把控施工流程,控制施工質量。鋪筑完成后對現場施工質量進行檢驗,路面外觀均勻、美觀。


2)環氧瀝青性能分析:高溫型環氧瀝青的抗拉強度和斷裂伸長率明顯優于中溫型環氧瀝青。高溫型環氧瀝青初始黏度較低,流動性能好,施工時可操作時間長。通過光學顯微鏡對環氧瀝青發生固化反應的不同時段進行微觀觀測,固化反應過程是環氧樹脂與固化劑由點狀一線狀一網狀結構的變化到最終穩定的過程。


3)環氧瀝青混合料路用性能分析:熱拌環氧瀝青混合料60℃高溫車轍試驗幾乎無變形,說明熱拌環氧瀝青混合料具有良好的高溫穩定性。高溫型環氧瀝青混合料的低溫最大彎拉應變和彎曲勁度模量都明顯大于中溫型環氧瀝青混合料。熱拌環氧瀝青混合料浸水48h后殘留穩定度能夠達到90%以上,且高溫型環氧瀝青混合料的凍融劈裂殘留強度高達96.7%,有著良好的抗水損害性能。


標簽:改性瀝青,技術中心
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