高温拌和型改性环氧沥青混合料的开发

秦 耕 何 翔 李 璐 李 睿

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067； 2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 401336)

高温拌和型改性环氧沥青混合料的开发

秦 耕1何 翔1李 璐2李 睿2

(1.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆 400067； 2.重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 401336)

基于传统的环氧沥青混合料在应用中的缺陷，开发研究了一种高温拌和型的改性环氧沥青混合料，并对所用材料作了介绍，分析了其在不同温度下的粘度增长规律及施工可操作时间，同时对其路用性能进行了试验，指出其具有广阔的应用前景。

高温拌和，环氧沥青，温度，试验

1 概述

环氧沥青混凝土是由环氧沥青结合料与符合级配要求的矿料按特定工艺制成的热固性混凝土材料，被广泛应用于大跨径钢桥面铺装中。环氧沥青是一种由环氧树脂、固化剂与基质沥青经复杂的化学改性所得到的混合物，固化后的环氧沥青混合料是一种力学性能较高的材料[1,2]。

目前市面上应用较广的环氧沥青混合料大都采用进口产品美国环氧和日本环氧，但美国环氧属于温拌环氧(拌和温度120 ℃)，在120 ℃下拌和施工的环氧沥青混合料存在施工和易性差、可操作时间短、水汽难以挥发造成钢桥面铺装早期病害等诸多问题；而日本环氧沥青混合料属于高温拌和型(拌和温度180 ℃)，具有优异的高温性能和施工和易性，但也存在低温抗开裂性差，成本高等缺点[3-6]。

针对上述问题，开发出一种高温拌和型的改性环氧沥青混合料，不仅具有优异的路用性能，且施工可操作时间长，成本低廉，具有较大的应用价值和市场前景。

2 环氧沥青混合料试验研究

2.1 试验主要原料

1)环氧沥青配方体系。

所开发的环氧沥青配方体系包括：基质沥青、改性环氧树脂、复配固化剂体系。其中基质沥青采用泰普克基质沥青，复配固化剂体系包括高温固化剂1号和高温固化剂2号。该环氧沥青配方体系具有优异的相容性。

2)集料及矿粉。

集料选用优质的石灰岩，集料相关指标检测结果符合JTJ F40—2004公路沥青路面施工技术规范，如表1所示。

表1 集料技术指标

矿质填料采用石灰岩矿粉，其技术指标符合JTG E20—2011公路工程沥青及沥青试验规程沥青面层用集料质量要求。

2.2 环氧沥青在不同温度下的粘度增长规律

由于环氧沥青混合料属于反应性材料，在较高的温度下普通环氧沥青混合料反应速率较快，施工可操作期短(美国环氧仅为1 h)，从而为其工程施工带来极大的困难。

由于环氧沥青固化反应直接反映在其随时间粘度的增长，当粘度增长至1 Pa·s时，代表环氧沥青混合料已无法正常施工，所以本文采用旋转粘度试验方法研究所开发的高温拌和型环氧沥青在不同温度下的粘度增长趋势，试验结果如图1所示。

从图1可以看出，所开发的高温拌和型环氧沥青在150 ℃～180 ℃的温度区间内，粘度增长到1 Pa· s的时间均大于120 min，说明其在工程应用中，至少具有2 h的施工可操作时间，相对美国环氧沥青延长了1 h，大大缓解了目前环氧沥青混合料施工难控制的问题。

2.3 环氧沥青混合料在不同温度下施工可操作时间研究

环氧沥青混合料在施工过程中，如果由于早期固化未及时摊铺，会直接导致环氧沥青混合料摊铺后孔隙率增大，路用性能下降。因此本文将环氧沥青混合料拌和后，在不同的温度下保温(160 ℃，180 ℃，200 ℃)，分别在不同保温时间后成型马歇尔试件，并测试其马歇尔性能及孔隙率，从而评价所开发的环氧沥青混合料的施工可操作时间，如表2所示。

表2 环氧沥青混合料施工可操作时间试验

从表2可以看出，自制高温拌和型环氧沥青混合料在160 ℃以下，其施工可操作时间可达到3 h以上；在180 ℃下保温2.5 h后，其马歇尔稳定度发生明显下降，且孔隙率明显增大，说明其在180 ℃下施工可操作时间约为2 h，这与环氧沥青粘度增长规律的试验结论一致；而在200 ℃的温度下，其施工可操作时间也有1.5 h，证明所开发的高温拌和型环氧沥青混合料与市面上的同类产品相比，明显延长了其施工可操作时间，具有重要的意义。

2.4 环氧沥青混合料路用性能试验

1)马歇尔性能试验。

按照JTG E20—2011公路工程沥青及沥青试验规程，成型高温拌和型环氧沥青混合料马歇尔试件，级配采用日本环氧专用级配JA-10，油石比6.7%，养护条件为60 ℃下固化3 d，测试温度60 ℃，并同步成型日本环氧沥青混合料，测试其马歇尔性能如表3所示。

从表3可以看出，自制高温拌和型环氧沥青混合料比日本环氧沥青混合料具有更优异的马歇尔性能，且成本远远低于后者，具有较好的应用前景。

表3 环氧沥青混合料马歇尔试验结果

2)高温性能试验。

按照JTG E20—2011公路工程沥青及沥青试验规程，成型高温拌和型环氧沥青混合料高温车辙试件，级配采用日本环氧专用级配JA-10，油石比6.7%，养护条件为60 ℃下固化3 d，测试温度分别为60 ℃和70 ℃，并同步成型日本环氧沥青混合料，测试其高温性能如表4所示。

表4 环氧沥青混凝土高温性能试验 次/mm

从表4可以看出，自制高温拌和型环氧沥青混合料具有比日本环氧沥青混合料更加优异的高温性能。

3)低温性能试验。

按照JTG E20—2011公路工程沥青及沥青试验规程，成型高温拌和型环氧沥青混合料低温弯曲试件，级配采用日本环氧专用级配JA-10，油石比6.7%，养护条件为60 ℃下固化3 d，测试温度-10 ℃，并同步成型日本环氧沥青混合料，测试其低温弯曲性能如表5所示。

表5 环氧沥青混合料低温弯曲试验

从表5可以看出，所开发的高温拌和型环氧沥青混合料与日本环氧沥青混合料相比，抗弯强度相差不大，而抗弯应变稍优于后者，证明其具有比日本环氧更优异的低温抗开裂性能。

3 结语

采用基质沥青、改性环氧树脂、复配高温固化剂体系的配方，研制出一种高温拌和型改性环氧沥青混合料，不仅具有较长的施工可操作时间，解决了目前普通环氧沥青混合料在高温下施工可操作期短，难以控制的问题，并且与同类进口产品日本环氧相比，具有更加优异的路用性能，而成本远低于日本环氧，将其应用于大跨径钢桥面铺装中具有很好的市场前景。

[1] 曹雪娟，郝增恒，皮育晖.环氧沥青混凝土材料及其性能试验研究[J].公路交通技术，2006，10(5)：37-39.

[2] 王 晓，程 刚，黄 卫.环氧沥青混凝土性能研究[J].东南大学学报(自然科学版)，2001，31(6)：21-24.

[3] 张 昭，李 璐，盛兴跃.新型改性环氧沥青混合料的性能研究[J].山西建筑，2012,38(18)：126-128.

[4] 李宇峙，吴国平，邵腊庚.环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用[J].公路工程，2005，30(3)：168-174.

[5] 黄 明，黄卫东.通过高温性能测评不同级配在环氧沥青上的应用[J].公路工程，2009，34(5)：133-136.

[6] 周晓华，宗 海，王 晓，等.环氧沥青混合料低温性能研究[J].公路，2006(1):179-182.

Developing of modified epoxy asphalt concrete of high temperature mixing

Qin Geng1He Xiang1Li Lu2Li Rui2

(1.ChinaMerchantsChongqingCommunicationsResearch&DesignInstituteCo.,Ltd,Chongqing400067,China；2.ChongqingZhixiangPavingTechnologyEngineeringCo.,Ltd，Chongqing401336,China)

Based on the shortages in the application of the traditional epoxy modified asphalt mixture, the paper develops the high-temperature epoxy modified asphalt mixture, introduces its materials, and analyzes the increasing viscosity law of the mixture at different temperature and the operable time in the construction, undertakes the test for its traffic performance, and points out it has broader application prospect.

high-temperature mixing, epoxy asphalt, temperature, test

1009-6825(2015)32-0113-03

2015-09-08

秦 耕(1989- )，女，助理工程师

TU535

A