高性能环氧树脂改性沥青材料的制备及应用研究
作者 :  郭雷

  摘 要:美、日等长期研究高性能环氧树脂改性沥青材料,取得了良好结果,比我国在这方面更具优势。为此,研究高性能环氧树脂改性沥青材料的制备及应用有必要。文章主要研究高性能环氧树脂改性沥青材料的制备及应用。先分析高性能环氧树脂改性沥青材料的制备,后阐述这种材料的具体应用,为相关研究提供参考和借鉴,期望高性能环氧树脂改性沥青材料的研究取得深入进展,缩小和发达国家在这方面的差距。
  关键词:高性能;环氧树脂改性沥青材料
  环氧沥青混合料,在沥青中,添加热固性环氧树脂、固化剂,固化后,生成高强度路用材料,高强度性、温度稳定性、抗疲劳性,另外,还具有抗剥落、耐化学腐蚀、不易裂缝等特性。上世纪六十年代早期,环氧沥青最早出现在美国,随后被首次报道。至90年代,研发不再集中在涂料和屋顶铺面材料,开始转向道路铺装材料上。环氧沥青使沥青发热塑性发生本质性改变,形成刚度高、耐疲劳优良、抗腐蚀等性能,被用作高性能道路防水中。这种材料价格昂贵、施工不便,应用范围有所限制,目前主要在钢桥面铺装防水粘结层上应用,并逐渐推向混凝土�蛎嫫套胺浪�粘结层。环氧沥青防水进入,作为结构层和铺装层间的粘结层,使两层间的剪切强度、粘结强度更高。
  1 高性能环氧树脂改性沥青材料的制备
  1.1 制备工艺流程。环氧沥青的制备工艺:先顺配普通沥青,后添加乳化剂、固化剂、其他助剂,混合搅拌均匀,冷却后,制成环氧沥青A组分(均匀稳定);施工现场使用时,将环氧沥青B组划分环氧沥青A组分、国产环氧树脂,两者各预热至120℃,按照事先配比快速混合搅拌均匀,泵送至集料、拌和楼,按照石油配比搅拌均匀;运送工地,投入使用。
  1.2 最佳配比环氧沥青的性能。①配比。环氧树脂和沥青相容,影响沥青添入环氧沥青的量。为消耗较少环氧沥青成本,选择环氧沥青体系改性剂,要考虑二者相容性。经过多年研究,研究人员最终解决了环氧树脂和沥青的相容性问题,环氧沥青粘结料和结合料、组分配比和美国产品配比相当,性能接近,如表1所示。
  ②力学性能。自主研究的环氧沥青力学性能远远超过技术产品技术要求,结合料性能比美国环氧沥青结合料明显较高,如表2所示。
  ③粘温特性和热稳定性。在制备环氧沥青尤其是结合料中,控制环氧沥青反应速度很关键。美国环氧沥青粘结料达1000pa.s时,需要24min,结合料达1000pa.s时,需要69min。自主研制的环氧沥青粘结料达1000pa.s时,需要34min,结合料达1000mPa.s时,需要57min。自主研制的环氧沥青反应速度可调,明显优于美国环氧沥青,如表3所示。
  2 高性能环氧树脂改性沥青材料的应用
  环氧沥青强度、刚度高、耐疲劳性优良、粘结性良好,普遍应用在各类工程中。其主要表现在以下层面:
  2.1 高性能环氧树脂改性沥青材料在城市主干道及其他特殊地段铺装的应用。隧道内铺筑低噪声铺面,汽车交通噪声无法从隧道散出,噪声扰人严重。地面上铺设多孔性路面,减少轮胎滚动噪声。隧道壁上涂刷吸音涂料,减少噪声。通常改性沥青应用在多孔性路面上,不耐久,使用周期短,隧道维修常常不便,而环氧沥青应用在多孔性路面上,明显减少噪声,不堵塞路面孔隙,无需经常维修,使用周期长。
  公共汽车停车站刹车、启动频繁,推挤与拥包现象严重。为避免出现病害事件,英国将环氧沥青铺面应用在曼彻斯特公共汽车站和停车站,反馈效果良好。环氧沥青应用在汽车库或者装运燃油集装箱转运站等铺面中,抗燃油侵蚀,长期耐用。1997年英国曾将环氧沥青应用在集装箱转运站市郊商业区铺面地坪中。环氧沥青刚度大、粘结力强、高温不易发软,应用抗滑层铺筑,可长期维持粗糙表面。1993年,英国伦敦将环氧沥青碎石应用在机场道路抗滑层中。
  2.2 高性能环氧树脂改性沥青材料在钢桥桥面铺装的应用。为迎合现代交通发展,长跨径大型桥梁应用广泛。桥面常运用正交各向异性钢桥面结构,以减轻自身重量,从中可见,桥面铺装疲劳是设计主要考虑因素;按使用条件严格要求铺装材料。
  以铺装材料与施工方法划分,当前世界桥面铺装方案包括沥青玛蹄脂混凝土方案、高温拌合浇注式沥青混凝土方案、改性沥青方案、环氧树脂沥青混凝土方案。玛蹄脂混凝土虽能改善沥青疲劳性能,尚不能满足实际应用要求,环氧沥青却可做到这点。
  我国首次在大跨径钢桥桥面铺装中运用环氧沥青混凝土。南汉桥是连续钢箱梁斜拉桥,主桥长和主跨分别为1238m和628m,当前这种跨度在斜拉桥中居国内和世界前列,调查显示,今后年日均交通量为3.9103辆中型车。当前环氧沥青铺装材料使用性能良好。
  3 结语
  以高性能复合材料制备环氧树脂胶粘剂,较普遍,可提高环氧树脂胶粘剂性能,更适应金属材料粘接。文章分析了环氧沥青粘结料和结合料的最佳配比,最终生成高性能环氧树脂材料,随后论述这种材料的具体应用。时代向前发展,我国防水材料市场向多元方向发展,高性能环氧树脂改性沥青材料,迎合社会需要,是一种新型产品,将带来更大经济和社会效益。
  参考文献
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