复掺纤维环氧沥青混凝土的路用性能研究

张维洲

（太原市辰宇市政工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

我国道路主要以沥青路面为主。自通车开始，沥青路面常会出现各种不同程度的早期破坏现象，如开裂、泛油、剥落、车辙等，这些损坏降低了沥青的承载能力，缩短了沥青道路的寿命。公路是最常见和最严重的破坏性形式之一。解决汽车问题的传统方法主要是给沥青混合料添加解毒剂。但是，这些方法忽略了沥青道路不能通行的直接原因：道路的表面温度和过高的表面温度增强了城市热岛效应。本文在此基础上，研究了沥青还原纤维素的使用性能，以供参考。

1 环氧沥青混凝土的特性

（1）粘度较好。好氧沥青a 组和b 组混合后，随着时间的推移，会产生物理化学反应，增加粘度，随温度升高而增加粘度。

（2）铵保护在固定后形成固体热材料。该工艺不可逆，即使在高温下也能保证沥青的动力学性能。

（3）沥青具有特殊的分子结构，在-10°C 时也能提供良好的弹性，伸长率为120%。

（4）实例化时间较长。沥青工艺与温度关系更密切，随着温度下降需要更多的时间。

2 试验材料及方法选择

2.1 环氧沥青及矿料

采用某公司生产的国产环氧沥青，环氧沥青包含环氧树脂A组分、石油沥青组分B 及固化剂生成的均匀的匀质合成物，矿料要求干燥、不含风化颗粒，本研究中的矿料选择玄武岩，并且根据相关的技术要求进行检验，各项指标全部符合要求。

2.2 配合比

环氧沥青固化反应后为热固性材料，不会随使用温度的升高析出轻油组分，空隙率可小于3%甚至更低，且环氧沥青混合料强度形成主要依赖环氧沥青的固化，对集料间的内摩擦力依赖较小，故在配合比设计时，在保障构造深度的前提下，选择空隙率低的偏细级配。最终确定的矿料配合比为1#:2#:3#:4#: 矿粉=35:32:7:22.5:3.5，确定最佳油石比为5.3%。

2.3 纤维

纤维具有桥梁和肋，也适应再生沥青的变形特性。聚酯纤维通常应用于混凝土表面瓷砖，以提高再生材料的柔软度，本研究中选用的纤维为聚酯纤维和聚丙烯纤维。

3 试验方法

3.1 低温抗裂性试验方法

低热阻对再生沥青的使用寿命有一定影响，因此通过冬季曲率试验分析了试验的强度。尺寸250mm×30mm×35mm×35mm 的小型梁试验件从起落架处切割，采用jtg20-2011 规定的热液和沥青混合料试验手册，在-10℃的热液箱中使用预压件最少4h，单负荷加载50mm·min-1，记录破坏载荷和干扰

3.2 长期性能仿真测试

本文为了研究隧道沥青路面层的耐久性，对南非研制的MMLS3 加速器装置进行了试验。轮胎承载压力为0.7MPa，翼展频率为26.67Hz。内部配备旋转压力传感器，形状直径150mm，高度100mm，然后对称切割两条弧，形成并固定10.5mm 宽的附件。尝试捕获中间横断面、200 个采样点的数量、在5000 次加载过程中首次测量横断面数据、随后捕获37750000、100000，以及加速典型曲线以加载测量数据。

3.3 环氧沥青混合料疲劳性能研究

沥青的耗竭是最常见的疾病，因此需要混合料具有良好的抗御能力。采用Nu-14 多功能材料试验装置间接进行疲劳试验，以评估盐酸的疲劳性能。轮廓直径为150mm，高40mm。在10Hz 时尝试15°C 的温度。负载平面为0.2、0.4、0.6 做为负载平面。

3.4 环氧沥青混合料抗裂性能研究

沥青半圆折弯压机（SCB）用于评估混合材料的强度。经验温度为-10°C、10°C、20°C，加载速率为 0.5mm/min。实验完成后，计算试验的抗拉强度。

4 复掺纤维环氧沥青混凝土路用性能试验结果

4.1 低温抗裂性

复掺纤维环氧沥青混凝土低温抗裂性能试验得出当聚酯纤维和聚丙烯纤维两种纤维的复掺量为1%时，纤维复掺环氧沥青混凝土B 抗弯拉强度比未掺纤维环氧沥青混凝土A 增大了8.5%、最大弯拉应变增大了7.0%；纤维复掺量为3%时，纤维复掺环氧沥青混凝土D 的抗弯拉强度最大、弯拉应变最大，由此可知，聚酯纤维和聚丙烯纤维对环氧沥青混合料的低温抗裂性具有改善作用，改善最佳的纤维复掺比为3%，这主要是因为当纤维的掺量不大时，聚酯纤维在环氧沥青混合料中呈现均匀分散的状态，通过纤维的纵横交错作用提高了环氧沥青混合料的整体强度，而随着纤维掺量的不断提高，混凝土的低温抗裂性能进一步提高，弯曲劲度模量也不断下降。因此当含量为3%时对于环氧沥青混凝土的改性作用最佳；当纤维含量超过3%时，部分纤维在环氧沥青混凝土中存在结团现象，不能均匀分散，纤维结团导致薄弱界面，界面易出现应力集中现象从而降低环氧沥青混凝土的强度。

4.2 现场均匀性试验

为评价横、纵断面不同位置现场环氧沥青混合料的均匀性，对后掺环氧沥青A 组分并搅拌均匀后的混合料，在现场取样并用马歇尔击实仪成型后，置于120℃烘箱快速固化。然后在60℃恒温水箱放置时间不少于30min 后，按马歇尔试验方法，用可控制加载速率的万能试验机按50mm/min±5mm/min 的加载速率进行试验，并记录稳定度及流值。

4.3 高温稳定性

为保证研发的低温型冷补料具有较好的耐久性，要求冷补料在经历长时间的稀释剂挥发及水性环氧组分固化作用后，仍然具备足够的高温稳定性对4 种冷补料进行车辙试验。

4.4 低温抗裂性能

由图1 可知，抗弯拉强度由大到小排序为SBR 型、水性环氧-SBR 型、PT 型和水性环氧型，劲度模量由大到小排序为水性环氧型、PT 型、水性环氧SBR 型和SBR 型。.这说明 SBR 型冷补料的低温抗裂性能最好，其抗弯拉强度分别是水性环氧-SBR型、水性环氧型和PT 型冷补料的1.15、1.61 和1.45 倍，且水性环氧-SBR 型冷补料抗弯拉强度达到PT 型冷补料的1.26 倍。分析原因为SBR 胶乳中的活化能和频率因子能阻挡和减缓沥青裂解，从而明显改善沥青韧性和延度，降低沥青低温条件下的脆性，进而对冷补料低温抗裂性能有一定增强作用。水性环氧-SBR型冷补料兼具水性环氧型冷补料高强度、高黏聚性的优点和SBR 型冷补料优异的低温抗裂性能，整体路用性能较好。

图1 低温小梁试验结果

5 解决问题的思路和方法

新型环氧沥青材料在钢桥面铺装的应用实践颠覆了许多传统沥青混凝土的观念，沥青再生的研究人员从中获得启发。沥青混合料的路用性能十分优秀，传统的沥青混凝土无法与之相比。特别是环氧沥青交联固化后不可逆转的固体形态，彻底解决了沥青混合料的高温饱和蠕变问题，颠覆了沥青混凝土必须要保持一定空隙的传统观念。同时，因为环氧树脂和固化剂材料被引进了石油沥青体系，改变了沥青的黏度与温度的对应关系，在120℃左右的温度条件下，环氧沥青的黏度通常只有0.3～0.5Pa·s，其混合料具有良好的施工蠕动性，不再需要160～180℃的施工温度。环氧沥青的这些特性与旧料再生的关键需求高度契合，利用环氧沥青作为旧料再生的胶结料，有望使再生沥青路面获得重大技术突破。

6 结束语

二氧化碳含量普遍具有诸多优势，耐高温性强，对车辆具有明显的抗御能力，因而在公路建设中得到广泛应用。当二氧化碳沥青应用于建筑工程时，施工单位必须在施工现场施工，并相应地组织施工，以制定应急预案。此外，在施工过程中需要改进道路上锡块的力学，以便在施工基础上控制混凝土地面、过电压和维修等领域的工作。