环氧沥青混合料施工性能研究王运武，李宇峙，张平(K沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙)[摘要]环氧沥青为一种热固性聚合物材料，其化学特性决定r环氧沥青混合料从施工拌和到碾压完成有严格的工作时问控制。为了保证环氧沥青7昆合料在胶凝之前顺利完成卸料、摊铺、碾压等一系列施工工序，研究了促进剂用量、温度对环氧沥青固化进程的影响，从而确定r最佳的促进剂掺量以及施工拌和温度，并对配制的环氧沥青混合料的施【j性能做了初步的研究．[关键词]环氧沥青；热同性；时问控制；影响分析[中图分类号]LJ416．03[文献标识码]A[文章编号](2009)06—0023—03Study onConstructionProperty ofEpoxyAsphaltMixturesWang yunwu，Li yuzhi，Zhang ping(School ofTraffic and‘rransportationEngineering，ChangshaUniversity ofScience andTeehnoh)gy，Changsha，Hunan，China)[Abstract]As a kind of thermosetting polymer material，the chemical properties of epoxy asphalt determine that there is strict time control for epoxy asphalt mixtures from mixing to the completion of com— patti()r1．In order to ensure a series of working proce(1ures．such as compaction and rolling．can be fin— ished beh)re gelation，this papm’investigates how the accelerant dosage and the temperature intluence the curing process of epoxy asphaltSO as to determine the optimal mixing amount of accelerant and the mixing temperature for construction．‘Fhe construction pertormance of epoxy asphah mixtures is also preliminary studied．[Key words]epoxy asphalt；thermosetting；time control；impact analysis环氧沥青是将环氧树脂、同化剂及其它助剂加入到沥青中，经崮化而得的热固性聚合物材料。自壳牌石油沥青公司首次开发出环氧沥青，并将其应用在f{=|=界各地不同环境下以来，该产品充分显示出良好的路用性能。，我国从20世纪90年代开始对环氧沥青混凝土材料进行研究，并于1994年在I：海龙吴路石龙路L1进行了试验路的铺筑。2000年9月，南京长江二桥的桥面铺装代表r我国已开始进入了高强沥青混凝土的研究应用领域。1。但该桥使用的环氧沥青全为美国的专利产品，价格高昂。为打破罔外的垄断，有必要研发有自主知识产权的环氧沥青。在研究过程中，发现环氧沥青混合料的配制工艺比较复杂，施工中对时问和温度的要求十分严格，施[难度大。过高的混合料温度会导致混合料在没有到达施：』：现场时就已经部分固化，从而无法摊铺或摊铺后无法达到最佳压实状态。过低的混合料温度虽然能够获得较长的施工操作时间，但是不利于}昆合料初期强度的形成，容易产生铺装层早期破坏【“。因此，在研制国产环氧沥青的过程中核心问题是：控制时间和温度等凶素对环氧沥青混合料性能的影响，将设计好的铺装材料成功地铺装在桥面上。为此，本文设想通过调整促进剂M一1掺量的方法来控制环氧沥青的固化进程；并用保温不同时问的环氧沥青混合料成型马歇尔试件。通过测试该试件的空隙率与稳定度来检验混合料的压实效果，从而找出最佳的碾压时问，为施工提供技术指导。1材料与试验方案1．1原材料本研究的环氧沥青材料分为A、B两组分，A组[收稿日期]2009—0608[基金项目]教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项H(2)[作者简介]E运武(1984)，男，湖南永卅1人，硕十：研究生，研究方向为道路材料。24公路工程34卷分为环氧树脂，采用我国目前大规模工业生产的双酚A环氧树脂E一5l，B组分为自配的固化组分，包括环氧树脂固化剂、AH一70基质沥青以及能改善环氧树脂与沥青共混后相容性的增容剂。为控制环氧沥青的固化进程，添加了与酸酐类固化剂Z—C相对应的胺类促进剂M一1。试验选用优质耐磨的玄武岩集料与优质石灰岩矿质填料，集料和矿质填料满足《公路工程集料试验规程》的相关要求。1．2试验方案本试验采用Brookfield粘度计进行环氧沥青固化进程的粘度测试。配制的4组B组分中促进剂M一1掺量分别为0％、0．05％、0．1％、0．2％。为进行有效的对比分析，A、B组分均按照1：5的质量比在120℃条件下均匀混合，同时开始计时。采用278转子，以50 rpm进行粘度跟踪测试，直至测试粘度达到2000MPa·S。以5 min为间隔记录一次沥青粘度值，当粘度进入急剧增长阶段时，可以根据增速适当减少2次记录之间的间隔。试验采用了加拿大狮门桥桥面环氧沥青铺装的级配(见表1)。在适宜的温度下进行拌和并保温相应的时问后，双面击实75次成型马歇尔试件，待其冷却到室温时脱模，测试其未固化时的稳定度及空隙率，从而确定最佳的施工碾压时间旧1。表1所采用的矿料级配Table1MineralAggregateGradation┏━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━┓┃筛fL尺寸／ram通过率／％┃筛7L尺,寸／mm通过率／％┃┣━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━┫┃16．0100┃2．3651．5┃┃13．297．5┃0．627．5┃┃9587．5┃007510．5┃┃．5┃┃┗━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━┛2粘度增长特征分析环氧沥青的固化过程是不均匀的(见图1)。首先以快速反应形成的高分子环氧树脂齐聚物为核心，在体系中产生不均一的微凝胶体，随着环氧树脂固化的进行，这种微凝胶体逐步长大，体系由微凝胶体逐步生成大凝胶体，直至形成三维空问网状结构的凝胶状聚合物。在粘度上的表现为：在初始混合形成高分子环氧树脂齐聚物阶段，粘度一般增长很殴BB图l环氧沥青体系固化过程Figure lThe curing process of epoxy asphalt system缓慢；当微凝胶体出现时，粘度开始加速增长；随着微凝胶体不断聚集和增长形成大凝胶体时，体系粘度增加也变得极为迅速”。。2．1促进剂用量对固化进程的影响120℃条件下，采用Brookfield粘度计跟踪测试美国、东南大学的环氧沥青产品与自配的四组环氧沥青样品的粘度增长情况，并绘制粘时曲线于图2。(为了便于文中标识，将促进剂用量为0％、0．05％、0．1％、0．2％的4种样品分别定名为LY一1、LY一2、LY一3、LY一4)。时间／min图2促进剂用量对粘时曲线的影响Figure2The influence of accelerant dosage on time—viscosity curve由图2可以看出，美国环氧沥青结合料的粘度增长随固化反应的进行主要经历了平缓增长区、加速增长区和高速增长区3个阶段。其结合料粘度的增长过程在45 min以前，主要处于平缓阶段；45～60 min之间，处于加速阶段；60 rain以后，增长已完全进入了高速阶段。美国的环氧沥青结合料由}刀始的50MPa·S增至280MPa·S经历了45 min。东南大学的环氧沥青结合料粘度到达280MPa·S的时间为47 min。自配环氧沥青样品在A、B组分共混后的初期，4种样品的起始粘度均较小，且粘度增长平缓；随着时问的增长，添加r促进剂的样品(LY一2、LY一3、LY一4)粘度开始加速增长，曲线斜率也明显增大；随后粘度急剧增长，粘度曲线陡直上升，短|嘉|耄姗瑚 m㈣如 o第6期蔡长：一种可车型分类的道路交通流检测系统研究与设计33时对通过车辆计数。如图7为1 h单车道的计数比较。如图8为系统测量的某1 h的平均车速，统计时间5 rain。图7检测系统与实测流量对比(辆／min)Figure7Data comparison between system detected flow and actual measured flow图8检测系统测量的平均车速(km／·nin)Figure8System detected average speed通过图7、图8可见，经过计算，该检测系统流量检测精度可达99％，具备很好的检测精度；检测的平均车速与手持式雷达的平均测速比较，满足精度要求。6结论以上实验表明，本文设计的基于感应线圈的道路交通流检测系统，采用电磁感应原理，通过对振荡器的频率计数实时采集车辆通过的基本信息，可进行交通流的检测。同时，采用ART2自适应共振理论的神经网络聚类算法，很好地实现了车型分类。(上接第25页) min时，试件空隙率急剧增大到5．2％。因此，为了保证环氧沥青混凝土的施：I=质量，根据美国环氧沥青桥面铺装规范中控制空隙率4％的规定，必须保证在45 nlin内进行碾压完毕。由试件稳定度也可以得出，随着成型时间的增长，稳定度先逐渐增加后急剧降低，在体系粘度280MPa·S时成型的试件稳定度达到峰值。可能是因为粘度较小时沥青在试件中的分布不均造成的。即使在45 min时成型的试件稳定度也高达18．10 kN，远大于相同养护条件下东南环氧沥青的9．0 kN，美国环氧沥青的9．6 k刚“，充分体现了自配环氧沥青的优越性能。4结论①通过对不同促进剂掺量、不同温度下的粘时曲线进行比较与分析，确定了自配环氧沥青B组分促进剂的最佳掺量为0．05％，混合料的最佳拌和温度为120 oC。②温度偏高时，环氧沥青混合料的初凝时间将会提前；温度偏低时，不利于混合料初期强度的形成，容易产生铺装层早期破坏，所以施工时必须控制好运输过程中的温度观测。③自配环氧沥青和普通沥青以及改性沥青一样，在体系粘度处于280MPa·S左右时进行碾压，试件可以获得最佳的碾压效果。[参考文献][1]张平．环氧沥青结合料的试验研究[D]．长沙理工大学硕七论文，2009．[2]宗海．时温对环氧沥青混合料的影响分析[J]．公路，2006，(11)．[3]JTJ052—2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S]．[4]闵召辉，黄卫环氧沥青的粘度与施工性能研究[J]．公路交通科技，2006，(8)．[5]朱吉鹏环氧树脂改性沥青材料研究[D]．东南大学硕士学位论文，2004．[6]王晓．环氧沥青混凝土性能研究[J]．东南大学学报，2001，(11)17]李宇峙，吴国平，邵腊庚环氧沥青混凝土材料在钢桥面铺装中的应用[J]中南公路工程，2005，30(3)：168～170[8]陈春红，钱振东，徐弧东基于楔人劈拉法的环氧沥青混凝土断裂参数值分析[J]．公路工程，2008，33(4)：8～11．[9]李国芬，张高勤，陈研．环氧沥青混凝土钢桥面铺装的施工质量控制[J]．森林工程，2007，23(3)：62～64．～～～一一一一～㈣～一一～岫M～吲～一～懈胜1234