国产环氧沥青混合料强度增长规律研究

王利永

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，经与固化剂发生硬化反应，形成不可逆的固化物。这种固化物从根本上改变了沥青的热塑性，从而赋予沥青全新的优良的物理、力学性能。环氧沥青混凝土是由壳牌石油公司开发，最初用于机场道路以抵抗飞机燃油和喷气的侵害。于1967年首次用在美国San Mateo-Hayward大桥正交异性钢板桥面的铺装层，并取得了良好的铺装效果。环氧沥青混凝土与普通沥青混凝土相比，性能有很大的区别。例如其强度、刚度、耐久性等都与水泥混凝土颇为相似，但同时它又在很多方面具有沥青混凝土的优良特性。目前国内桥面铺装上所使用的环氧沥青材料多为进口的美国环氧沥青和日本环氧沥青。2007年，天津海河富民桥首次使用国产环氧沥青进行桥面铺装，并获得成功。随后国产环氧沥青又成功的应用于武汉天兴洲长江大桥、闵浦大桥、龙华港大桥等，改变了依靠进口环氧沥青进行桥面铺装的落后局面，翻开了国产环氧沥青桥面铺装的新篇章。环氧沥青混合料的其中一个突出优点就是强度很大。其强度增长规律不同于普通沥青及一般的改性沥青混合料，它的强度随着环氧树脂反应的进行而不断增大。为了研究环氧沥青混合料在摊铺压实之后开放交通的时间，有必要在室内进行环氧沥青混合料强度增长规律的研究。随着国产环氧沥青的推广应用，本文选取国产环氧沥青进行试验研究，重点研究了国产环氧沥青混合料在常温下的强度发展规律，并由此确定实际铺装中环氧沥青混合料的养护时间。

1 试验材料

优质的原材料是保证桥面铺装性能的先决条件，为满足桥面混凝土铺装的性能要求，确保环氧沥青混凝土铺装的成功实施，必须严格按照技术要求，做好集料与沥青这两种关键材料的选择。

环氧沥青混合料在作为大跨径混凝土桥面铺装材料时，必须选用干净、坚硬、耐磨，表面100%为破碎石，形状以立方体为主的集料，并且要与沥青有良好粘附性，以提高铺装层的耐磨性能和抗滑性能。环氧沥青混合料铺装使用的矿料首先必须满足《公路沥青路面施工技术规范》中对于“高速公路”的所有要求。

本文使用的国产环氧沥青为HLJ-5210型国产环氧沥青结合料。它是由双组分组成:组分A(环氧树脂)和组分B(一种由石油沥青和固化剂组成的匀质合成物)。国产环氧沥青的制备工艺具体为:首先将A组分加热到80℃～90℃，B组分加热到125℃ ～135℃，两组分混合后温度在120℃左右为宜，搅拌4min～6min，两者混合均匀制备成国产环氧沥青。固化后的国产环氧沥青技术指标应符合表1中的规定。

表1 国产环氧沥青技术指标

采用较细的级配可以延长桥面铺装层的疲劳寿命，但偏细的级配将减小路面的宏观粗糙度，对其抗滑是不利的。综合考虑抗疲劳及抗滑的要求，并且兼顾铺装厚度的要求，本文采用我国规范中的AC-13级配。AC-13级配属于细粒式密级配沥青混凝土矿料级配，既能考虑到混凝土的疲劳寿命，又能满足路面的抗滑要求。通过马歇尔试验，综合考查固化及未固化试件的性能后，确定最佳油石比为6.2%。

2 国产环氧沥青混合料强度增长规律

本研究根据国产环氧沥青混合料配合比设计最终确定的最佳油石比，按照制作工艺，制备马歇尔试件，分成三组:一组试件在120℃高温下固化4 h，测其空隙率和25℃劈裂抗拉强度;另一组试件分别在常温下固化 1 d，3 d，5 d，10 d，15 d，30 d，然后测其空隙率和25℃劈裂强度;最后一组在60℃条件下固化3 d，测其空隙率和25℃劈裂强度。三组试件比较，分析国产环氧沥青混合料强度增长规律，并最终确定混凝土桥面铺装最早开放交通的时间，试验结果如表2所示。

表2 不同养护条件下国产环氧沥青混合料强度形成

由表2可知，国产环氧沥青混合料马歇尔试件在120℃高温下完全固化，其25℃劈裂强度要明显大于未经高温养护的试件。通过国产环氧沥青混合料未固化试件在常温下经过不同养生时间后的强度试验结果发现，未固化试件随着养护时间的延长，其劈裂强度不断增长，但是强度增长速度缓慢，尤其是后期增长很不明显，养护30 d之后劈裂强度约为最终强度的85%，且温度条件对试件强度增长的影响很大，随着养护温度的升高，其强度增长速度就越快。如表2中数据所示，分别在60℃条件下和常温下养生3 d，前者的劈裂强度与后者比较，提高了近2倍。此外，试验结果表明，养生方式的不同以及常温下养生时间的长短对混合料的空隙率没有明显影响。因此考虑到常温下国产环氧沥青混合料强度增长较慢，国产环氧沥青混合料在摊铺压实之后，最好维持封闭交通30 d以上。由于实际桥面铺装施工期间的温度条件与室内试验期间并非一致，具体的封闭交通时间还要根据施工时的气温情况而定。

3 结语

1)国产环氧沥青混合料经高温养护后(120℃，4 h)，其劈裂强度要明显大于未经养护的。常温下，国产环氧沥青混合料的劈裂强度随养生时间的增加而增大，强度增长速度缓慢，尤其是后期增长很不明显。2)国产环氧沥青混合料在室温下养生30 d，其劈裂强度可以达到最终强度的85%左右。在常温条件下养护，国产环氧沥青混合料桥面铺装层最好维持封闭交通30 d以上。3)环氧沥青混合料铺装层养护期间需封闭交通，以避免对铺装造成早期损害，待其强度达到要求的范围后方可开放交通。

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