環氧瀝青及其混合料的時溫性研究

路橋集團國際建設股份有限公司 鄭俊麗長安大學公路學院 趙志強

環氧瀝青及其混合料的時溫性研究

路橋集團國際建設股份有限公司 鄭俊麗長安大學公路學院 趙志強

環氧瀝青是A、B雙組分熱固性材料，從A、B組分混合起，即開始固化反應，表現為體系的黏度隨時間不斷增大，最后形成高溫不熔化的固化產物。環氧瀝青的黏度不僅取決于材料的溫度，同時也取決于材料的固化反應時間。

環氧瀝青混合料可充分壓實的保留時間范圍，稱為環氧瀝青混合料的容留時間。本文，筆者進行了環氧瀝青的黏度試驗以及混合料的馬歇爾試驗，同時根據試驗結果確定了環氧瀝青混合料的最佳容留時間。

一、環氧瀝青的特性

1. 環氧瀝青的黏度。試驗中采用的環氧瀝青A、B組分的混合比例為100：280，采用Brookf eld旋轉黏度儀，測試110℃、120℃、130℃條件下的黏度曲線。試驗開始階段以5min間隔記錄數據，當體系黏度增長較快時，逐漸縮短記錄的時間間隔，當體系黏度達到2Pa?s左右時結束測試。試驗結果如圖1所示。

圖1 環氧瀝青黏度-時間曲線

由圖1可見，環氧瀝青在3個試驗溫度下的初始黏度都比較大。隨著環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，環氧瀝青的初始黏度越低；隨著反應的進行，溫度越高，拐點出現得越早，體系黏度增長得越快，說明溫度越高，環氧瀝青的固化反應越快。由圖1可知，在130℃試驗條件下，黏度曲線的斜率明顯大于110℃和120℃條件下的曲線斜率。

2. 環氧瀝青的容留時間。以120℃試驗條件下的時間范圍50～60min所對應的黏度上限為最佳壓實的黏度標準，由此確定3種不同拌和溫度下的容留時間。具體結果如表1所示。

表1 由黏時曲線確定的容留時間

二、環氧瀝青混合料的時溫性

1. 最佳固化時間。按照級配設計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，將固化時間定為5個點，即20min、30min、40min、50min和60min，然后記時。當時間到達某一時刻時，取出混合料立即成型馬歇爾試件，最后再放入120 ℃的恒溫烘箱內持續保溫4.5h，使其完全高溫固化，然后測試在每個時刻下成型試件的指標，通過指標對比說明有效的控制時間。對比指標包括穩定度、流值、毛體積密度和空隙率等（如表2所示）。

表2 不同成型時間下的各指標測試結果

由表2中的結果可以看出，在固化時間小于40min時，未成型的混合料固化程度較低，結合料黏度較低，有一定的流動性，在重力作用下向底部積聚，使瀝青在試件中的分布不均勻，導致馬歇爾穩定度試驗結果離散性較大，總體偏低。當固化反應時間超過60min，環氧瀝青的黏度增至很大，固化程度較深，致使混合料出現結塊現象，試件尺寸偏高，空隙率較大，馬歇爾穩定度明顯減小。而固化反應在40min和50min時成型的試件，各項指標結果相近，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，環氧瀝青混合料成型的最佳固化反應時間選擇為40～50min。這與根據黏度時間曲線確定的容留時間接近，試驗結果可以作為施工時的理論參考。

2. 超溫超時現象。環氧瀝青混合料的超溫現象指混合料的拌和與出料溫度超過規定的溫度。這完全可以用環氧瀝青的黏度時間曲線說明，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象。研究證明，對于混合溫度偏高的混合料而言，縮短混合料的施工時間對于確保混合料的性能有很大影響。試件成型前混合料的固化時間60min就屬于超時現象。試驗結果證明，超時現象會導致材料強度降低、混合料空隙率增大和混合料變形能力降低等問題。

三、結論

1. 環氧瀝青黏度的大小不僅受溫度的影響，同時會隨時間的變化而變化，黏度存在明顯的時溫性。

2. 環氧瀝青混合料在120℃固化溫度條件下，最佳成型時間段在40～50min內，超出這個時間，混合料將變成劣料或者廢料。

3. 環氧瀝青混合料是一種性能優良的鋪裝材料，合理的施工工藝和時溫節點控制是其優良的路用性能得以充分發揮的重要保證。