環(huán)氧瀝青及其混合料的制備與性能研究.pdf

1、大跨徑鋼箱梁橋面鋪裝問(wèn)題一直是國(guó)內(nèi)外工程界廣泛關(guān)注的問(wèn)題。環(huán)氧瀝青混凝土具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性能，是一種較好的鋼橋面鋪裝材料。但是，環(huán)氧樹(shù)脂是極性物質(zhì)，瀝青是非極性物質(zhì)，兩者混合時(shí)相容性較差。普通的環(huán)氧樹(shù)脂固化后的脆性高，導(dǎo)致延展性能較差。在橋面鋪裝應(yīng)用時(shí)，為了提高鋪裝層抗?jié)B性能，都選用了密級(jí)配瀝青混合料，這導(dǎo)致了環(huán)氧瀝青鋪裝層抗滑性能較差。而且，室內(nèi)研究時(shí)的固化工藝與實(shí)際應(yīng)用時(shí)環(huán)氧瀝青混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)工藝存在較大的差

2、異，影響對(duì)環(huán)氧瀝青混合料性能的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。因此，如何改善環(huán)氧瀝青的相容性、確定合理的室內(nèi)研究方法、改善環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配組成對(duì)保證環(huán)氧瀝青混凝土的鋪裝質(zhì)量，提高鋼橋面鋪裝層耐久性具有重要意義。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外環(huán)氧瀝青鋪裝材料研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)上，采用國(guó)產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂和瀝青為原料，通過(guò)改善環(huán)氧樹(shù)脂與瀝青的相容性，提高環(huán)氧瀝青的延展性的研究，制備了性能優(yōu)良的橋面鋪裝用環(huán)氧瀝青，通過(guò)對(duì)環(huán)氧瀝青混合料的級(jí)配組成的優(yōu)化和合理的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)固化工藝的研究，提出

3、了同時(shí)具有密實(shí)性和抗滑性能的環(huán)氧瀝青混合料的級(jí)配組成及其固化工藝，并研究了環(huán)氧瀝青的流變特性和混合料的粘彈特性和疲勞特性，主要得出以下結(jié)論： 1、研究發(fā)現(xiàn)表面活性劑可以降低環(huán)氧樹(shù)脂與瀝青間的界面張力，改善環(huán)氧樹(shù)脂在瀝青中的分散與穩(wěn)定，使環(huán)氧樹(shù)脂與瀝青能夠形成均一、穩(wěn)定的混合物，從而改善環(huán)氧樹(shù)脂與瀝青間的相容性； 2、將苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SBS）用于改善環(huán)氧瀝青的柔韌性，顯著提高了環(huán)氧瀝青的變形適應(yīng)能力

4、，實(shí)現(xiàn)了以普通雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂制備出強(qiáng)度高、柔韌性好、熱穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的環(huán)氧改性瀝青，并明顯降低了環(huán)氧瀝青的成本； 3、選用甲基六氫鄰苯二甲酸酐（MTHPA）作為壞氧瀝青固化劑，MTHPA固化的環(huán)氧瀝青不僅具有固化反應(yīng)速度慢，使用期較長(zhǎng)，利于環(huán)氧瀝青混合料的施工，而且環(huán)氧瀝青還具有常溫下繼續(xù)固化的能力，可以保證環(huán)氧瀝青混合料在鋪裝后，環(huán)氧瀝青能夠完全固化； 4、環(huán)氧樹(shù)脂摻量與改性瀝青力學(xué)性能呈非線性變化關(guān)系。當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂摻量小

5、于30 wt%時(shí)，環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度緩慢增大；摻量大于30 wt%以后，拉伸強(qiáng)度迅速增加； 5、環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)瀝青的高溫性能改善作用明顯。當(dāng)20 wt%環(huán)氧樹(shù)脂加入到瀝青中后，瀝青PG（Performance Grade）高溫等級(jí)將提高30℃左右，環(huán)氧瀝青的復(fù)數(shù)模量比原樣瀝青（SBS改性瀝青）的復(fù)數(shù)模量大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)； 6、在30℃～100℃范圍內(nèi)，環(huán)氧瀝青的流變特性可以用Arrhenius方程和WLF方程進(jìn)行描述，環(huán)氧樹(shù)脂

6、加入后可以有效提高瀝青在高溫條件下的粘彈特性，采用Burgers模型可以較好的描述環(huán)氧瀝青的粘彈性能，環(huán)氧樹(shù)脂可以明顯改善瀝青的高溫抗變形能力，從而提高環(huán)氧瀝青混合料的抗車(chē)轍能力； 7、制備的環(huán)氧瀝青及其混合料在室內(nèi)120℃烘箱中養(yǎng)護(hù)與室外自然養(yǎng)護(hù)時(shí)性能的增長(zhǎng)趨勢(shì)存在一定差異，在室內(nèi)高溫條件固化時(shí)，力學(xué)性能在初始階段增加緩慢，然后迅速增大；而在室外自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，力學(xué)性能隨著時(shí)間平穩(wěn)的增大； 8、在相同油石比條件下，隨著環(huán)氧

7、樹(shù)脂摻量的增加，環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度明顯增大；環(huán)氧樹(shù)脂摻量對(duì)混合料的空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度影響較小； 9、隨著環(huán)氧樹(shù)脂摻量的增加，環(huán)氧瀝青混合料疲勞壽命明顯增大。在設(shè)計(jì)交通量為1×107時(shí)，SBS改性瀝青混合料抗拉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)為3．64，摻加20 wt%環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧瀝青混合料的抗拉結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)為1．81，表明采用環(huán)氧瀝青混合料進(jìn)行鋼橋面鋪裝時(shí)，不僅提高鋪裝層的高溫性能和疲勞性能，而且可以大大降低橋面鋪