趙 艷 玲

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110111)

1 概述

環(huán)氧瀝青主要是由瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑等摻配而成的多相聚合物高分子材料[1]。制備時(shí)先將環(huán)氧樹(shù)脂和瀝青混合，再加入固化劑，固化反應(yīng)后生成的固化物喪失了瀝青的熱塑性，并具有了全新的物理、力學(xué)性質(zhì)[2]。與普通瀝青混合料相比，環(huán)氧瀝青混合料具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、抗車(chē)轍能力強(qiáng)，耐疲勞性能好等特點(diǎn)[3]。

環(huán)氧瀝青混合料作為高性能材料，在國(guó)外工程中已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。國(guó)外從20世紀(jì)60年代起，研究并推廣使用環(huán)氧瀝青混合料。目前在加拿大、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家均廣泛地將環(huán)氧瀝青混合料應(yīng)用于鋼橋面鋪裝和重交通道路上[4]。

我國(guó)對(duì)環(huán)氧瀝青混合料的研究，起始于20世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)眾多科研單位和工程單位的不懈努力，目前已經(jīng)形成環(huán)氧瀝青混合料鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工成套技術(shù)。而路面用環(huán)氧瀝青混合料的研究尚未成熟，在工程實(shí)體中的應(yīng)用比較少。因而加強(qiáng)對(duì)路面用環(huán)氧瀝青混合料的研究十分必要。

環(huán)氧瀝青混合料是一種熱固性材料，混合料混合后其粘度隨時(shí)間增長(zhǎng)，不同溫度下混合料的粘度增長(zhǎng)速度不同，相應(yīng)的混合料的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度也不同，尤其是在夏季施工時(shí)，高溫會(huì)使混合料迅速變粘，增加了施工控制的難度。所以研究不同溫度下環(huán)氧瀝青混合料的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律對(duì)于掌握混合料的允許施工時(shí)間，以及養(yǎng)生通車(chē)時(shí)間具有十分重要的意義。

2 配合比設(shè)計(jì)

環(huán)氧瀝青選用日本產(chǎn)環(huán)氧瀝青，粗集料選用輝綠巖集料，細(xì)集料為石灰?guī)r集料，礦粉為石灰石礦粉，原材料各項(xiàng)物理、力學(xué)性能指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

環(huán)氧瀝青混合料級(jí)配選用AC-13，經(jīng)過(guò)配合比試驗(yàn)，選定混合料的配合比見(jiàn)表1,表2，最佳瀝青用量為6%。

表1 環(huán)氧瀝青混合料的配合比

表2 環(huán)氧瀝青混合料的合成級(jí)配

3 環(huán)氧瀝青混合料強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律研究

采用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)評(píng)價(jià)混合料在不同溫度下強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律。試驗(yàn)時(shí)將馬歇爾試件放置在常溫，40 ℃，60 ℃，80 ℃環(huán)境條件下養(yǎng)生不同時(shí)間，經(jīng)60 ℃的恒溫水槽保溫40 min后，分別測(cè)試混合料在常溫，40 ℃，60 ℃，80 ℃時(shí)的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。

1)常溫條件下環(huán)氧瀝青混合料的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。環(huán)氧瀝青混合料AC-13馬歇爾試件在常溫下分別養(yǎng)生1 d/2 d/3 d/4 d，測(cè)試抗壓強(qiáng)度，最終強(qiáng)度變化規(guī)律如圖1所示。從試驗(yàn)結(jié)果看，常溫下環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度呈線(xiàn)性增長(zhǎng)的規(guī)律，前一天的強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)到150.71 kN，此后強(qiáng)度均勻增長(zhǎng)，第4天強(qiáng)度達(dá)到203.37 kN，但混合料仍未固化完全，混合料的強(qiáng)度還有增長(zhǎng)的空間。

2)40 ℃條件下環(huán)氧瀝青混合料的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。環(huán)氧瀝青混合料AC-13馬歇爾試件在40 ℃下分別養(yǎng)生2 h/4 h/6 h/8 h/10 h/12 h/14 h，測(cè)試抗壓強(qiáng)度，最終強(qiáng)度變化規(guī)律如圖2所示。

從試驗(yàn)結(jié)果看，在40 ℃條件下，環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)均勻增長(zhǎng)，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)12 h后，混合料的強(qiáng)度逐漸趨于穩(wěn)定，14 h左右混合料基本固化完全，混合料強(qiáng)度達(dá)到184.01 MPa。

3)60 ℃條件下環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。環(huán)氧瀝青混合料AC-13馬歇爾試件在60 ℃下分別養(yǎng)生1 h/1.5 h/2 h/2.5 h/3 h/3.5 h/4 h，測(cè)試抗壓強(qiáng)度，最終強(qiáng)度規(guī)律如圖3所示。從試驗(yàn)結(jié)果看，在60 ℃條件下，環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)趨勢(shì)越來(lái)越緩慢，在3 h左右混合料基本固化，強(qiáng)度達(dá)到174.22 kN，此后時(shí)間再延長(zhǎng)，強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

4)80 ℃條件下環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。環(huán)氧瀝青混合料AC-13馬歇爾試件在80 ℃下分別養(yǎng)生1 h/1.5 h/2 h/2.5 h/3 h/3.5 h/4 h，測(cè)試抗壓強(qiáng)度，最終強(qiáng)度規(guī)律如圖4所示。從試驗(yàn)結(jié)果看，在80 ℃條件下，環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度在前1.5 h內(nèi)增長(zhǎng)較快，并在2 h左右達(dá)到181.98 kN，此后時(shí)間再延長(zhǎng)，混合料的強(qiáng)度不增反降，但這種降低的趨勢(shì)在3 h左右趨于穩(wěn)定?？梢?jiàn)高溫可以加速混合料的固化，使混合料的強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)，快速固化有利于降低施工風(fēng)險(xiǎn)，保證下一步施工的快速開(kāi)展，但是當(dāng)混合料在高溫下的時(shí)間超過(guò)一定的限值，高溫會(huì)使混合料變性，從而導(dǎo)致混合料的強(qiáng)度出現(xiàn)一定程度降低的現(xiàn)象，因此要控制好施工時(shí)的溫度。

5)水泥替代礦粉后環(huán)氧瀝青混合料在60 ℃條件下強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。由于水泥取材方便，且可以提高瀝青與集料的粘附性，所以考慮將混合料中的礦粉用水泥來(lái)替代，本次試驗(yàn)所用水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。60 ℃養(yǎng)生條件下混合料的強(qiáng)度隨時(shí)間變化規(guī)律見(jiàn)圖5。從試驗(yàn)結(jié)果看， 60 ℃條件下，用水泥替代礦粉后，在前期環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度變化規(guī)律相似，但強(qiáng)度值較用礦粉時(shí)降低，混合料同樣是在3 h左右固化完全，隨后混合料的強(qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定，但在3.5 h之后再次呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)。這可能是由于水泥水化硬化需要一定的時(shí)間，初期水泥強(qiáng)度低導(dǎo)致混合料的強(qiáng)度也低，待水泥水化硬化完全，水泥強(qiáng)度逐漸增長(zhǎng)，混合料的強(qiáng)度也必然會(huì)增長(zhǎng)。可見(jiàn)，用水泥代替礦粉是可行的。

6)水泥替代礦粉后環(huán)氧瀝青混合料在80 ℃條件下強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律。將混合料中的礦粉用水泥來(lái)替代，80 ℃養(yǎng)生條件下混合料的強(qiáng)度增長(zhǎng)規(guī)律見(jiàn)圖6。從試驗(yàn)結(jié)果看，80 ℃條件下，用水泥替代礦粉后，在前2 h內(nèi)環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度變化規(guī)律相似，總體來(lái)看強(qiáng)度值較用礦粉時(shí)降低，混合料同樣在2 h左右固化完全，此后時(shí)間再延長(zhǎng)，混合料的強(qiáng)度在經(jīng)過(guò)一定的降低后短時(shí)內(nèi)保持穩(wěn)定，但在3.5 h后再次出現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，前面已經(jīng)提到過(guò)，這可能與水泥的水化硬化有關(guān)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)環(huán)氧瀝青混合料在常溫條件下施工時(shí)，允許工作時(shí)間充足，40 ℃,60 ℃,80 ℃的養(yǎng)生條件完全固化的時(shí)間分別為14 h,3 h,2 h。2)高溫可以加速混合料的固化，使混合料的強(qiáng)度迅速增長(zhǎng)，有利于下一步施工的快速開(kāi)展，但是溫度超過(guò)80 ℃，高溫會(huì)使混合料變性，從而導(dǎo)致混合料的強(qiáng)度出現(xiàn)一定程度降低的現(xiàn)象，因此要控制好施工時(shí)的溫度。3)60 ℃,80 ℃養(yǎng)生條件下，用水泥替代礦粉后，前期環(huán)氧瀝青混合料AC-13的強(qiáng)度變化規(guī)律相似，但強(qiáng)度值較用礦粉時(shí)有所降低，后期隨著水泥水化硬化完全，混合料的強(qiáng)度值反而會(huì)出現(xiàn)升高的現(xiàn)象，證明用水泥代替礦粉是可行的。