环氧沥青及其混合料的时温性研究

路桥集团国际建设股份有限公司 郑俊丽长安大学公路学院 赵志强

环氧沥青及其混合料的时温性研究

路桥集团国际建设股份有限公司 郑俊丽长安大学公路学院 赵志强

环氧沥青是A、B双组分热固性材料，从A、B组分混合起，即开始固化反应，表现为体系的黏度随时间不断增大，最后形成高温不熔化的固化产物。环氧沥青的黏度不仅取决于材料的温度，同时也取决于材料的固化反应时间。

环氧沥青混合料可充分压实的保留时间范围，称为环氧沥青混合料的容留时间。本文，笔者进行了环氧沥青的黏度试验以及混合料的马歇尔试验，同时根据试验结果确定了环氧沥青混合料的最佳容留时间。

一、环氧沥青的特性

1. 环氧沥青的黏度。试验中采用的环氧沥青A、B组分的混合比例为100：280，采用Brookf eld旋转黏度仪，测试110℃、120℃、130℃条件下的黏度曲线。试验开始阶段以5min间隔记录数据，当体系黏度增长较快时，逐渐缩短记录的时间间隔，当体系黏度达到2Pa•s左右时结束测试。试验结果如图1所示。

图1 环氧沥青黏度-时间曲线

由图1可见，环氧沥青在3个试验温度下的初始黏度都比较大。随着环氧沥青的受热逐渐均匀，大约以20min为界，黏度先减小然后增大。沥青初始加热温度决定了体系的初始黏度，即温度越高，环氧沥青的初始黏度越低；随着反应的进行，温度越高，拐点出现得越早，体系黏度增长得越快，说明温度越高，环氧沥青的固化反应越快。由图1可知，在130℃试验条件下，黏度曲线的斜率明显大于110℃和120℃条件下的曲线斜率。

2. 环氧沥青的容留时间。以120℃试验条件下的时间范围50～60min所对应的黏度上限为最佳压实的黏度标准，由此确定3种不同拌和温度下的容留时间。具体结果如表1所示。

表1 由黏时曲线确定的容留时间

二、环氧沥青混合料的时温性

1. 最佳固化时间。按照级配设计的油石比拌和混合料后，其中一组直接成型马歇尔试件，其余几组拌和好的混合料放入120℃的恒温烘箱内，将固化时间定为5个点，即20min、30min、40min、50min和60min，然后记时。当时间到达某一时刻时，取出混合料立即成型马歇尔试件，最后再放入120 ℃的恒温烘箱内持续保温4.5h，使其完全高温固化，然后测试在每个时刻下成型试件的指标，通过指标对比说明有效的控制时间。对比指标包括稳定度、流值、毛体积密度和空隙率等（如表2所示）。

表2 不同成型时间下的各指标测试结果

由表2中的结果可以看出，在固化时间小于40min时，未成型的混合料固化程度较低，结合料黏度较低，有一定的流动性，在重力作用下向底部积聚，使沥青在试件中的分布不均匀，导致马歇尔稳定度试验结果离散性较大，总体偏低。当固化反应时间超过60min，环氧沥青的黏度增至很大，固化程度较深，致使混合料出现结块现象，试件尺寸偏高，空隙率较大，马歇尔稳定度明显减小。而固化反应在40min和50min时成型的试件，各项指标结果相近，且符合桥面铺装材料的要求。

因此，试件成型前，在120℃固化温度下，环氧沥青混合料成型的最佳固化反应时间选择为40～50min。这与根据黏度时间曲线确定的容留时间接近，试验结果可以作为施工时的理论参考。

2. 超温超时现象。环氧沥青混合料的超温现象指混合料的拌和与出料温度超过规定的温度。这完全可以用环氧沥青的黏度时间曲线说明，在图1中，130℃条件下的固化速率明显大于120℃条件下的固化速率。这就是所谓的超温现象。研究证明，对于混合温度偏高的混合料而言，缩短混合料的施工时间对于确保混合料的性能有很大影响。试件成型前混合料的固化时间60min就属于超时现象。试验结果证明，超时现象会导致材料强度降低、混合料空隙率增大和混合料变形能力降低等问题。

三、结论

1. 环氧沥青黏度的大小不仅受温度的影响，同时会随时间的变化而变化，黏度存在明显的时温性。

2. 环氧沥青混合料在120℃固化温度条件下，最佳成型时间段在40～50min内，超出这个时间，混合料将变成劣料或者废料。

3. 环氧沥青混合料是一种性能优良的铺装材料，合理的施工工艺和时温节点控制是其优良的路用性能得以充分发挥的重要保证。