黃紅明，楊永前

（佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站，廣東　佛山　528000）

一種新型環(huán)氧瀝青應(yīng)用于道路中的試驗研究

黃紅明，楊永前

（佛山市公路橋梁工程監(jiān)測站，廣東佛山528000）

環(huán)氧瀝青作為熱固性材料，其混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能等，在鋼橋面鋪裝中得到廣泛應(yīng)用，但其價格較為昂貴，道路用環(huán)氧瀝青尚未得到推廣。文中對由組分A（環(huán)氧樹脂）和組分C（由石油瀝青和固化劑B組成的勻質(zhì)合成物）組成的環(huán)氧瀝青結(jié)合料（N-DB）進行配合比設(shè)計，對不同比例環(huán)氧瀝青的基本路用性能進行試驗研究，并利用熒光顯微鏡觀察其微觀形貌。試驗結(jié)果表明當(dāng)環(huán)氧樹脂的摻量為5.26％時，其混合料仍具有良好的路用性能，優(yōu)于SBS改性瀝青。

公路；環(huán)氧瀝青；最佳配方；路用性能；微觀形貌

隨著交通建設(shè)的快速發(fā)展，瀝青路面新材料、新工藝得到廣泛應(yīng)用，但一些地區(qū)的瀝青路面在使用一兩年甚至一個雨季后就出現(xiàn)不同程度的損壞，如車轍、水損害等。環(huán)氧瀝青在重載交通地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，尤其是在高溫多雨地區(qū)的鋼橋面鋪裝中，其混合料的主要特點是強度較高，高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性及抗疲勞性能等優(yōu)良。如何將環(huán)氧瀝青的優(yōu)良性能應(yīng)用于普通瀝青路面并降低其造價，特別是應(yīng)用于緊急停車路段、急轉(zhuǎn)彎路段、公交車?？空镜忍厥饴范危且粋€值得研究的問題。為推廣環(huán)氧瀝青的應(yīng)用范圍，該文對由組分A（環(huán)氧樹脂）和組分C（由石油瀝青和固化劑B組成的勻質(zhì)合成物）組成的環(huán)氧瀝青結(jié)合料（N-DB）進行試驗，研究組分A與組分C的配方，探索N-DB環(huán)氧瀝青混合料應(yīng)用于瀝青路面的最佳配方。

1　原材料

N-DB環(huán)氧瀝青結(jié)合料是一種新型溫拌施工類瀝青，所用集料為玄武巖碎石。環(huán)氧樹脂的性能見表1，集料的性能見表2。

2　試驗研究

2.1級配選擇

為了滿足普通瀝青路面上面層的使用要求，N-DB環(huán)氧瀝青混合料采用AC-13C型級配，其級配曲線見圖1。

表1　環(huán)氧樹脂的技術(shù)指標

表2　玄武巖集料的技術(shù)指標

圖1　環(huán)氧瀝青混合料礦料的級配

2.2馬歇爾試驗

參照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》的要求制作標準馬歇爾試件，油石比均采用6.5％，N-DB環(huán)氧瀝青組分A與組分C的比例依次采用1∶6、1∶10、1∶12、1∶14、1∶16、1 ∶18、1∶20，增加70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青試件各1組，每種比例均為4個試件，雙面擊實各75 次，試件不脫模放入121℃烘箱中養(yǎng)護4 h，常溫放置1 d后進行馬歇爾試驗。試驗結(jié)果見表3，圖2為不同比例環(huán)氧樹脂馬歇爾穩(wěn)定度對比。

表3　N-DB環(huán)氧瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果

圖2　不同比例環(huán)氧樹脂馬歇爾穩(wěn)定度對比

從表3和圖2來看，當(dāng)N-DB環(huán)氧瀝青混合料組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶20時，其馬歇爾穩(wěn)定度逐漸降低。當(dāng)N-DB環(huán)氧瀝青中環(huán)氧樹脂的摻入量為14.29％（A∶C=1∶6）時，其馬歇爾穩(wěn)定度最高，為35.08 k N；而當(dāng)環(huán)氧樹脂的摻入量僅為4.76％（A∶C=1∶20）時，其馬歇爾穩(wěn)定度最低，為18.12 k N，只有最高值的51.65％，但仍高出改性瀝青和基質(zhì)瀝青較多，滿足重載交通高等級公路的要求。試驗結(jié)果也表明N-DB環(huán)氧瀝青混合料具有較高的強度，這主要是緣于環(huán)氧瀝青的固化反應(yīng)。

2.3車轍試驗

采用車轍試驗測定N-DB環(huán)氧瀝青混合料的高溫抗車轍能力，檢驗其高溫穩(wěn)定性。參照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》的要求進行試驗，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7 MPa，以動穩(wěn)定度來反映瀝青路面在高溫季節(jié)抵抗車轍的能力。根據(jù)馬歇爾試驗結(jié)果，相鄰比例間的馬歇爾穩(wěn)定度結(jié)果相差較小，為了拉開車轍試驗結(jié)果的差距，N-DB環(huán)氧瀝青組分A與組分C的比例依次采用1∶6、1∶10、1∶14、1∶18。試驗結(jié)果見表4，圖3為不同比例環(huán)氧瀝青混合料的動穩(wěn)定度對比。

表4　N-DB環(huán)氧瀝青混合料車轍試驗結(jié)果

圖3　N-DB環(huán)氧瀝青混合料動穩(wěn)定度對比

從表4和圖3來看，N-DB環(huán)氧瀝青混合料組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18時，其動穩(wěn)定度逐漸降低，表明N-DB環(huán)氧瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性在逐漸降低；當(dāng)N-DB環(huán)氧瀝青中環(huán)氧樹脂的摻量僅為5.26％（A∶C=1∶18）時，其動穩(wěn)定度仍有6 318次/mm，高于改性瀝青的動穩(wěn)定度。說明其具有良好的高溫穩(wěn)定性能，滿足重載交通高等級公路對高溫穩(wěn)定性的要求。

2.4抗水損害性能試驗

采用凍融劈裂試驗評價N-DB環(huán)氧瀝青混合料的抗水損害性能。參照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》的要求進行試驗，N-DB環(huán)氧瀝青組分A與組分C的比例依次采用1∶6、1∶10、1∶14、1∶18。試驗結(jié)果見表5，圖4為不同比例環(huán)氧瀝青混合料凍融劈裂抗拉強度比對比。

表5　N-DB環(huán)氧瀝青混合料凍融劈裂試驗結(jié)果

圖4　N-DB環(huán)氧瀝青混合料凍融劈裂抗拉強度比對比

從表5和圖4可以看出：N-DB環(huán)氧瀝青混合料組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18 時，其凍融劈裂抗拉強度比逐漸降低，最低為89.2％，但仍高于改性瀝青。表明當(dāng)組分A與組分C的比例為1∶18時，其混合料的抗水損害性能優(yōu)于改性瀝青，具有較高的抗水損害性能，滿足瀝青路面對混合料抗水損害性能的要求。

2.5小梁彎曲試驗

小梁彎曲試驗可用來評價瀝青混合料的抗彎拉特性和變形特性。按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》進行試驗，試驗溫度為15℃，加載速率為50 mm/min，N-DB環(huán)氧瀝青組分A與組分C的比例依次采用1∶6、1∶10、1∶14、1∶18，每一比例均為4個試件。試驗結(jié)果見表6， 圖5為N-DB環(huán)氧瀝青混合料抗彎拉強度及極限彎拉應(yīng)變對比。

表6　N-DB環(huán)氧瀝青混合料小梁彎曲試驗結(jié)果

根據(jù)表6和圖5，N-DB環(huán)氧瀝青混合料組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18時，其抗彎拉強度逐漸降低，最低為11.23 MPa，而極限彎拉應(yīng)變逐漸升高，最高為3.16×10-3，滿足冬冷地區(qū)對瀝青混合料低溫穩(wěn)定性的要求。

2.6微觀形貌

為了分析環(huán)氧樹脂在環(huán)氧瀝青中的分布及比例情況，采用熒光顯微鏡研究其微觀形貌。將加熱至80℃的環(huán)氧樹脂A與固化劑B按重量比1∶2.65進行混合，混合均勻后加入一定比例121℃基質(zhì)瀝青，手動攪拌均勻；然后用玻璃棒沾取適量環(huán)氧瀝青滴在載玻片，蓋上蓋玻片，并把環(huán)氧瀝青壓均勻；之后放入烘箱中養(yǎng)護，待完全固化后進行試驗。試驗結(jié)果見圖6。

圖5　N-DB環(huán)氧瀝青混合料抗彎拉強度及極限彎拉應(yīng)變對比

圖6　不同比例環(huán)氧瀝青混合料的微觀形貌（單位：μm）

根據(jù)圖6，隨著N-DB環(huán)氧瀝青中組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18，環(huán)氧樹脂固化物顆粒逐漸減少，顆粒間間距逐漸增大。

3　結(jié)論

通過對不同配方N-DB環(huán)氧瀝青混合料進行基本路用性能試驗，并與改性瀝青AC-13進行對比，得以下結(jié)論：

（1）采用AC-13C級配研究N-DB環(huán)氧瀝青混合料應(yīng)用于瀝青路面的性能，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動穩(wěn)定度及凍融劈裂抗拉強度比均隨NDB環(huán)氧樹脂摻量的減小而降低，當(dāng)組分A摻量僅為5.26％（A∶C=1∶18）時，其路用性能均優(yōu)于改性瀝青，具有良好的高溫穩(wěn)定性及抗水損害性能。

（2）N-DB環(huán)氧瀝青混合料組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18時，其抗彎拉強度逐漸降低，而極限彎拉應(yīng)變逐漸升高，應(yīng)變最高為3.16 ×10-3，具有良好的低溫抗裂能力。

（3）當(dāng)N-DB環(huán)氧瀝青中組分A與組分C的比例從1∶6下降到1∶18時，環(huán)氧樹脂固化物顆粒逐漸減少，顆粒間間距逐漸增大，進一步驗證了NDB環(huán)氧瀝青混合料的路用性能隨環(huán)氧樹脂摻量變化的規(guī)律。

（4）僅從經(jīng)濟性分析，5.26％（A∶C=1∶18）的環(huán)氧樹脂摻量為環(huán)氧瀝青應(yīng)用于普通瀝青路面的最佳配方，其摻入量是所有比例中最低的，且其混合料具有良好的路用性能，優(yōu)于SBS改性瀝青，滿足高等級公路對瀝青混合料路用性能的要求。將NDB環(huán)氧瀝青應(yīng)用于普通瀝青路面時，可根據(jù)性能要求進行配比選擇。

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1671-2668（2016）01-0104-04

2015-10-09