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題一直是國內外工程界廣泛關注的問題。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)氧樹脂是極性物質，瀝青是非極性物質，兩者混合時相容性較差。普通的環(huán)氧樹脂固化后的脆性高，導致延展性能較差。在橋面鋪裝應用時，為了提高鋪裝層抗?jié)B性能，都選用了密級配瀝青混合料，這導致了環(huán)氧瀝青鋪裝層抗滑性能較差。而且，室內研究時的固化工藝與實際應用時環(huán)氧瀝青混凝土強度增長工藝存在較大的差

2、異，影響對環(huán)氧瀝青混合料性能的準確評價。因此，如何改善環(huán)氧瀝青的相容性、確定合理的室內研究方法、改善環(huán)氧瀝青混合料級配組成對保證環(huán)氧瀝青混凝土的鋪裝質量，提高鋼橋面鋪裝層耐久性具有重要意義。本文在總結國內外環(huán)氧瀝青鋪裝材料研究與應用的基礎上，采用國產環(huán)氧樹脂和瀝青為原料，通過改善環(huán)氧樹脂與瀝青的相容性，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，通過對環(huán)氧瀝青混合料的級配組成的優(yōu)化和合理的實驗室內固化工藝的研究，提出

3、了同時具有密實性和抗滑性能的環(huán)氧瀝青混合料的級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，主要得出以下結論： 1、研究發(fā)現表面活性劑可以降低環(huán)氧樹脂與瀝青間的界面張力，改善環(huán)氧樹脂在瀝青中的分散與穩(wěn)定，使環(huán)氧樹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)氧瀝青的變形適應能力

4、，實現了以普通雙酚A型環(huán)氧樹脂制備出強度高、柔韌性好、熱穩(wěn)定性優(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速度慢，使用期較長，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)氧樹脂摻量與改性瀝青力學性能呈非線性變化關系。當環(huán)氧樹脂摻量小

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

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轍能力； 7、制備的環(huán)氧瀝青及其混合料在室內120℃烘箱中養(yǎng)護與室外自然養(yǎng)護時性能的增長趨勢存在一定差異，在室內高溫條件固化時，力學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)護時，力學性能隨著時間平穩(wěn)的增大； 8、在相同油石比條件下，隨著環(huán)氧

7、樹脂摻量的增加，環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強度明顯增大；環(huán)氧樹脂摻量對混合料的空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度影響較小； 9、隨著環(huán)氧樹脂摻量的增加，環(huán)氧瀝青混合料疲勞壽命明顯增大。在設計交通量為1×107時，SBS改性瀝青混合料抗拉結構強度系數為3．64，摻加20 wt%環(huán)氧樹脂的環(huán)氧瀝青混合料的抗拉結構強度系數為1．81，表明采用環(huán)氧瀝青混合料進行鋼橋面鋪裝時，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