環(huán)氧瀝青及其混合料的時(shí)溫性研究

路橋集團(tuán)國(guó)際建設(shè)股份有限公司 鄭俊麗長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院 趙志強(qiáng)

環(huán)氧瀝青及其混合料的時(shí)溫性研究

路橋集團(tuán)國(guó)際建設(shè)股份有限公司 鄭俊麗長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院 趙志強(qiáng)

環(huán)氧瀝青是A、B雙組分熱固性材料，從A、B組分混合起，即開(kāi)始固化反應(yīng)，表現(xiàn)為體系的黏度隨時(shí)間不斷增大，最后形成高溫不熔化的固化產(chǎn)物。環(huán)氧瀝青的黏度不僅取決于材料的溫度，同時(shí)也取決于材料的固化反應(yīng)時(shí)間。

環(huán)氧瀝青混合料可充分壓實(shí)的保留時(shí)間范圍，稱為環(huán)氧瀝青混合料的容留時(shí)間。本文，筆者進(jìn)行了環(huán)氧瀝青的黏度試驗(yàn)以及混合料的馬歇爾試驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定了環(huán)氧瀝青混合料的最佳容留時(shí)間。

一、環(huán)氧瀝青的特性

1. 環(huán)氧瀝青的黏度。試驗(yàn)中采用的環(huán)氧瀝青A、B組分的混合比例為100：280，采用Brookf eld旋轉(zhuǎn)黏度儀，測(cè)試110℃、120℃、130℃條件下的黏度曲線。試驗(yàn)開(kāi)始階段以5min間隔記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)體系黏度增長(zhǎng)較快時(shí)，逐漸縮短記錄的時(shí)間間隔，當(dāng)體系黏度達(dá)到2Pa?s左右時(shí)結(jié)束測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 環(huán)氧瀝青黏度-時(shí)間曲線

由圖1可見(jiàn)，環(huán)氧瀝青在3個(gè)試驗(yàn)溫度下的初始黏度都比較大。隨著環(huán)氧瀝青的受熱逐漸均勻，大約以20min為界，黏度先減小然后增大。瀝青初始加熱溫度決定了體系的初始黏度，即溫度越高，環(huán)氧瀝青的初始黏度越低；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度越高，拐點(diǎn)出現(xiàn)得越早，體系黏度增長(zhǎng)得越快，說(shuō)明溫度越高，環(huán)氧瀝青的固化反應(yīng)越快。由圖1可知，在130℃試驗(yàn)條件下，黏度曲線的斜率明顯大于110℃和120℃條件下的曲線斜率。

2. 環(huán)氧瀝青的容留時(shí)間。以120℃試驗(yàn)條件下的時(shí)間范圍50～60min所對(duì)應(yīng)的黏度上限為最佳壓實(shí)的黏度標(biāo)準(zhǔn)，由此確定3種不同拌和溫度下的容留時(shí)間。具體結(jié)果如表1所示。

表1 由黏時(shí)曲線確定的容留時(shí)間

二、環(huán)氧瀝青混合料的時(shí)溫性

1. 最佳固化時(shí)間。按照級(jí)配設(shè)計(jì)的油石比拌和混合料后，其中一組直接成型馬歇爾試件，其余幾組拌和好的混合料放入120℃的恒溫烘箱內(nèi)，將固化時(shí)間定為5個(gè)點(diǎn)，即20min、30min、40min、50min和60min，然后記時(shí)。當(dāng)時(shí)間到達(dá)某一時(shí)刻時(shí)，取出混合料立即成型馬歇爾試件，最后再放入120 ℃的恒溫烘箱內(nèi)持續(xù)保溫4.5h，使其完全高溫固化，然后測(cè)試在每個(gè)時(shí)刻下成型試件的指標(biāo)，通過(guò)指標(biāo)對(duì)比說(shuō)明有效的控制時(shí)間。對(duì)比指標(biāo)包括穩(wěn)定度、流值、毛體積密度和空隙率等（如表2所示）。

表2 不同成型時(shí)間下的各指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

由表2中的結(jié)果可以看出，在固化時(shí)間小于40min時(shí)，未成型的混合料固化程度較低，結(jié)合料黏度較低，有一定的流動(dòng)性，在重力作用下向底部積聚，使瀝青在試件中的分布不均勻，導(dǎo)致馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果離散性較大，總體偏低。當(dāng)固化反應(yīng)時(shí)間超過(guò)60min，環(huán)氧瀝青的黏度增至很大，固化程度較深，致使混合料出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，試件尺寸偏高，空隙率較大，馬歇爾穩(wěn)定度明顯減小。而固化反應(yīng)在40min和50min時(shí)成型的試件，各項(xiàng)指標(biāo)結(jié)果相近，且符合橋面鋪裝材料的要求。

因此，試件成型前，在120℃固化溫度下，環(huán)氧瀝青混合料成型的最佳固化反應(yīng)時(shí)間選擇為40～50min。這與根據(jù)黏度時(shí)間曲線確定的容留時(shí)間接近，試驗(yàn)結(jié)果可以作為施工時(shí)的理論參考。

2. 超溫超時(shí)現(xiàn)象。環(huán)氧瀝青混合料的超溫現(xiàn)象指混合料的拌和與出料溫度超過(guò)規(guī)定的溫度。這完全可以用環(huán)氧瀝青的黏度時(shí)間曲線說(shuō)明，在圖1中，130℃條件下的固化速率明顯大于120℃條件下的固化速率。這就是所謂的超溫現(xiàn)象。研究證明，對(duì)于混合溫度偏高的混合料而言，縮短混合料的施工時(shí)間對(duì)于確?；旌狭系男阅苡泻艽笥绊?。試件成型前混合料的固化時(shí)間60min就屬于超時(shí)現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果證明，超時(shí)現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低、混合料空隙率增大和混合料變形能力降低等問(wèn)題。

三、結(jié)論

1. 環(huán)氧瀝青黏度的大小不僅受溫度的影響，同時(shí)會(huì)隨時(shí)間的變化而變化，黏度存在明顯的時(shí)溫性。

2. 環(huán)氧瀝青混合料在120℃固化溫度條件下，最佳成型時(shí)間段在40～50min內(nèi)，超出這個(gè)時(shí)間，混合料將變成劣料或者廢料。

3. 環(huán)氧瀝青混合料是一種性能優(yōu)良的鋪裝材料，合理的施工工藝和時(shí)溫節(jié)點(diǎn)控制是其優(yōu)良的路用性能得以充分發(fā)揮的重要保證。