冷拌环氧沥青及其混合料性能研究进展

由于独特的三维交联网络结构和特殊的官能团,环氧沥青具有良好的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性和使用寿命。冷拌环氧沥青在不牺牲环氧沥青材料性能的前提下,在降低能源消耗、减少温室气体排放和可加工性方面显示出许多优势。对冷拌环氧沥青的技术研究进行了综述,介绍了冷拌环氧沥青的基本组成及复合机理,包括其固化反应过程和三维交联网络的形成,详细阐述了冷拌环氧沥青及其混合料的各项性能与环氧树脂、添加剂、改性剂和热氧老化等因素的关联性。总结并展望了冷拌环氧沥青及其混合料在性能方面的优点以及未来研究方向,推动冷拌沥青混合料的相关研究和实际路面应用。

复掺纤维对冷拌环氧沥青混合料性能的影响

为了研究复掺纤维对冷拌环氧SMA-10沥青混合料性能的影响,采用玄武岩纤维(basalt fiber,BF)和聚酯纤维(polyes⁃ter fiber,PF)复掺,分析多种复掺纤维比例对冷拌环氧SMA-10沥青混合料高温性能、低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳性能及抗老化性能的影响。通过数字图像处理和离散元仿真技术构建沥青混合料二维数值模型,提取离散元模型的骨架特征参数以确定纤维最佳掺配长度。复掺纤维掺量变化分别为0.3%PF、0.2%PF+0.1%BF、0.2%BF+0.1%PF、0.3%BF。结果表明:单掺0.3%玄武岩纤维的路用性能、抗疲劳性能、抗老化性能提升效果均优于单掺0.3%聚酯纤维。其中0.2%BF+0.1%PF的性能提升最佳,相较于单掺聚酯纤维和单掺玄武岩纤维,动稳定度分别由37058次·mm^(-1)和42000次·mm^(-1)增到45000次·mm^(-1),增长了21.4%和7.1%,抗弯拉强度由29.01 MPa和30.53 MPa上升为32.08 MPa,提高了10.6%和5.1%,650με应变条件疲劳寿命由163万次和183万次增至197万次,提高了20.9%和7.7%。在冷拌环氧SMA-10沥青混合料中复掺纤维可以提升其路用性能,玄武岩纤维和聚酯纤维复掺效果优于单掺。

机场道面冷拌环氧沥青研发及性能研究

沥青路面新材料的开发为提高机场道面使用性能提供了思路,其中环氧沥青近年来被逐步开发研究,其表现出了良好的使用性能。目前环氧沥青混合料多采用高温拌和,难以满足机场道面工程的不停航施工和环保性要求,冷拌环氧沥青混合料能较好地解决上述问题。因此,从冷拌环氧沥青的制备原理出发,基于对固化时间、力学性能、变形能力和容留时间等影响因素的探究,确定了冷拌环氧沥青各组分的种类和配比,自主研发了一种拉伸强度为2.78 MPa、断裂伸长率为58.61%的新型冷拌环氧沥青材料,并对使用该冷拌环氧沥青制成的沥青混合料性能进行了测试,发现该冷拌环氧沥青混合料的高温稳定性、低温变形能力以及水稳定性都较好,均满足机场道面使用要求,可以在机场道面修补工程中推广应用。

冷拌环氧沥青混合料在机场道面维修中的施工技术

简述某机场道面维修工程概况、质量目标、施工计划和施工工序,从机场道面面层铣刨与处理、洒布环氧沥青黏结层、冷拌环氧沥青混合料制备、混合料摊铺与碾压以及后续施工作业等方面,阐述冷拌环氧沥青混合料在机场道面维修中的施工技术。检验结果表明:该项施工技术取得了良好的工程质量,展示了良好的应用前景。

新型冷拌环氧改性合成沥青快速修补材料试验评价研究

对研发的新型冷拌环氧改性合成沥青快速修补材料进行了性能试验评价,通过拉伸试验确定材料最佳比例,进行冷拌环氧沥青混合料配合比设计,对环氧沥青混合料的马歇尔稳定度、高温车辙、小梁弯曲、水稳定性、耐油污性能等进行综合比较评价,并与应用较广泛的日本TAF环氧沥青混合料进行了性能对比分析,试验结果显示研发的新型快速修补环氧沥青混合料具有良好的路用性能,可用于钢桥面铺装维修和高性能路面铺装工程。

养生温度对冷拌环氧沥青混合料路用性能影响的试验研究

为研究养生温度对冷拌环氧沥青混合料的影响,对不同养生温度下的冷拌环氧沥青混合料的强度增长速率及各项路用性能进行了分析。结果表明,低温下养生并未影响冷拌环氧沥青混合料的最终强度及其高温性能,但其水稳定性会略微降低。

制备工艺对冷拌环氧沥青相容性的影响研究

冷拌环氧沥青因其可以常温施工、力学性能优良、养护时间短、节能环保等优点在钢桥面铺装上受到越来越多的关注,然而冷拌环氧沥青的不同制备工艺对其性能影响较大。通过粘度测试、荧光显微镜观察和拉伸试验来研究不同搅拌温度、搅拌速率和搅拌时间对冷拌环氧沥青相容性的影响。结果表明:搅拌温度和搅拌时间对B组分及混合物的粘度和沥青的分散特性影响较大。固化物的拉伸强度与断裂伸长率随搅拌温度和时间的增大,分别呈现不同的趋势。同时,确定了B组分制备和两组分搅拌的最佳工艺。

高性能冷拌环氧沥青铺装材料的设计与性能评价

为了提高钢桥面铺装施工的效率,设计了新型冷拌型环氧沥青材料。通过材料性能试验和微观结构分析相结合的研究方法,优化了新型冷拌型环氧配比,对冷拌、温拌及热拌环氧沥青混合料的马歇尔性能、水稳定性、抗车辙性能和弯曲变形性能等进行了综合比对试验评价。结果显示:冷拌环氧沥青弹性显著、温度敏感性低,冷拌环氧沥青混合料马歇尔强度可达到60.8kN,-10℃低温极限应变达到5 050微应变,60℃车辙动稳定度高于10 000次·mm^(-1),养生3d可开放交通。

基于疏松值指标的新型冷拌环氧沥青混合料疏松性能容留时间评价研究

为了保障冷拌环氧沥青路面铺装工程的施工质量,确定冷拌环氧沥青混合料的施工容留时间,对放置不同时间的混合料进行疏松性和路用性表征。提出采用疏松值W作为指标评价混合料的疏松性能,疏松值为73%时,混合料性能满足要求,最长容留时间可达7h,疏松值应≥70%。最后,在北京怀柔道路面层的实际工程对研究成果进行了工程应用验证,结果表明,模型预测的容留时间与实际情况基本相符。

冷拌环氧沥青混合料路用性能的室内试验

通过室内试验研究了三种国产冷拌环氧沥青胶结料的粘度-时间变化规律和力学性质,以及混合料的高低温性能、抗水损害和疲劳性能等路用性能。研究结果表明,冷拌环氧沥青胶结料性能优良,其混合料具有优良的路用性能,适合钢桥面铺装。

高韧型冷拌环氧沥青的开发及性能研究

针对现有冷拌环氧沥青存在的抗疲劳性能不足、相稳定性较差等问题,通过活性增韧剂的引入,改善环氧骨架的韧性,并添加活性增容剂,以改善环氧相与沥青相之间的相容性。通过胶结料拉伸实验和混凝土马歇尔试验,优化了高韧型冷拌环氧沥青中活性增韧剂、活性增容剂及柔性固化剂的掺量;然后基于优选的胶结料,进行了高韧型冷拌环氧沥青混凝土性能验证。结果表明:40℃下高韧型冷拌环氧沥青混凝土的容留时间可达2 h,且其具有良好的水稳定性、高温稳定性,优异的低温抗裂性和抗疲劳性能。高韧型冷拌环氧沥青进一步丰富了钢桥面铺装的选择空间。

冷拌环氧沥青混合料的路用性能研究

介绍了一种冷拌环氧沥青混合料,并对冷拌环氧沥青黏度增长、黏附性以及沥青混合料马歇尔强度、高温性能、水稳定性进行了研究,结果表明冷拌环氧沥青混合料常温运动黏度<3Pa·s,可操作时间在3~6h,混合料马歇尔强度>40k N,动稳定度>30 000次/mm,残留稳定度达99%,冻融劈裂强度比为78.1%,能够满足施工需求。冷拌环氧沥青材料无论是在生产过程中,还是在铺装应用过程中,都可以在常温下进行,克服了热拌沥青材料必须在高温下拌和的问题,降低了沥青混合料的生产和施工能耗,是一种节能环保型的道路铺装材料。

冷拌环氧沥青的制备与性能研究

为提高环氧沥青的适用性,满足小面积、低能耗、快速施工,研制了新型快速固化的冷拌环氧沥青。通过改性基质沥青和增加增容剂等方式,改善环氧树脂和沥青的相容性,对新型快速固化的冷拌环氧沥青相容性、容留时间、力学性能等进行评价研究。试验结果表明:研制的新型快速固化冷拌环氧沥青具有良好的相容性,软化点差值为3℃,形成了以环氧树脂固化物为连续相、球状沥青均匀分散的空间网络交联结构,冷拌环氧沥青的前期粘度增长较慢,后期粘度增长较快,冷拌环氧沥青的拉伸强度为3MPa,其断裂伸长率为130%,粘结强度为2MPa,满足部分路面的性能要求。

冷拌环氧沥青混合料的强度性能研究

介绍了一种冷拌环氧沥青混合料,对冷拌环氧沥青混合料在不同养生温度和不同测试方法的强度增长速率进行试验分析,结果表明传统热拌沥青混合料的试验规程并不适合测试冷拌环氧沥青混合料,60℃热水浸泡加快了环氧沥青的反应速率,不能模拟实际情况下冷拌沥青混合料的强度形成过程。该冷拌环氧沥青混合料初始强度可达8k N,成型强度可达到40k N以上,具有应用于高等级路面面层的可行性。

拌和工艺与储存时间对冷拌环氧沥青混合料性能影响的试验研究

为了提高冷拌环氧沥青混合料路面的施工效率,设计了常规拌和、预拌和2种不同的冷拌环氧沥青混合料拌和工艺。通过室内试验,研究了不同储存时间下的常规拌和型混合料、预拌和型混合料的各项路用性能。结果表明,储存时间在7 d内,常规拌和型混合料与预拌和型混合料的各项性能差异不大;储存时间超过7 d后,预拌和型混合料水稳定性有所下降。由此可知,常规拌和工艺适用于新建工程,预拌和工艺适用于养护维修工程。

玄武岩纤维掺量对冷拌环氧沥青混合料性能影响

为研究玄武岩纤维掺量对冷拌环氧沥青混合料的影响,基于环氧沥青混合料EA-10级配的骨架空隙特征参数,通过离散元仿真模拟确定玄武岩纤维的最佳长度,选取不同质量分数(0,0.1%,0.3%,0.5%)的玄武岩纤维加入沥青混合料中,通过车辙试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验及老化试验验证冷拌环氧沥青混合料中玄武岩纤维的最佳掺量。结果表明:玄武岩纤维的最佳掺入长度为6 mm,当其掺加质量分数为0.3%时,对冷拌环氧沥青混合料的性能提升效果最佳。与普通混合料相比,掺纤维后其动稳定度提升50%,抗弯拉强度提升43%,短期和长期老化后的破坏应变分别下降了0.8%,2.7%,紫外老化7 d和15 d的马歇尔稳定度分别下降3.3%和4.2%。

活性稀释剂对冷拌环氧沥青性能的影响研究

以环氧树脂为改性剂,采用烷基缩水甘油醚(AGE)、丁基缩水甘油醚(BGE)活性稀释剂以及溶剂油(SLO)常规溶剂,分别制备AGE-LB、BGE-LB、SLO-LB等3种冷拌环氧沥青。通过荧光显微镜、布式黏度计、红外光谱以及热重分析,对冷拌环氧沥青的微观结构和固化作用机理进行分析;通过马歇尔试验,对冷拌环氧沥青混合料的稳定度进行研究。结果表明:AGE和BGE活性稀释剂可参与环氧树脂固化反应,提升冷拌环氧沥青的固化程度并形成三维交联网络结构。冷拌环氧沥青混合料6 d完成固化,最大马歇尔稳定度为21.53 kN,具备良好的路用性能。

环氧体系钢桥面铺装坑槽病害修补技术使用效果研究

针对环氧体系钢桥面铺装坑槽病害修补技术,依托某环氧体系钢桥分别选用了重熔浇注式沥青、冷拌环氧浇注式沥青和热拌环氧+高弹改性沥青SMA技术进行实桥修补应用,并对比分析了其使用效果。结果表明,3种材料均具备良好的材料特性和路用性能,满足钢桥面铺装规范的指标要求,其中重熔浇注式沥青混合料与原环氧铺装的材料模量差异较大,尽管自身具有优异的防水性能,但施工接缝处易形成次生病害;冷拌浇注式混合料维修工艺简单,使用效果良好,适宜于小面积坑槽(≤1 m^(2))便捷维修;热拌EA+SMA技术整体使用状态良好,但工艺设备要求较高,现场实施难度较大,仅适宜大面积的坑槽维修作业。

冷拌环氧浇注式沥青混合料性能评价

为了解决钢桥面铺装层病害高效修复养护技术问题,结合环氧沥青混合料的材料特点与浇注式沥青混合料的工艺特点,开发新型钢桥面铺装养护材料——冷拌环氧浇注式沥青混合料,并进行了胶结料拉伸断裂试验及混合料流动性、稳定度、抗压强度和弯拉强度试验,对比分析确定胶结料配方。同时与钢桥面典型铺装材料进行了高温稳定性、抗裂性、温缩性及抗疲劳等路用性能对比分析,对其综合性能进行评价。结果表明:环氧沥青力学性能优良,拉伸强度为14.21 MPa,断裂延伸率为45%,混合料抗压强度随温度升高线性下降,70℃马歇尔稳定度超100 kN,25℃立方体抗压强度为42.9 MPa, 70℃动稳定度远超10 000次/mm;混合料-10℃极限弯曲应变为3 241με,劈裂强度大,水稳性优异,冻融劈裂强度比及浸水残留立方体抗压强度均在95%以上;混合料温缩系数介于环氧沥青混合料和浇注式沥青混合料之间,具备较好的协同变形能力,温度收缩系数在50℃~-30℃范围内近似呈线性规律下降;混合料疲劳性能指标冲击韧性为1 052 N·mm,与浇注式沥青混合料、高弹改性SMA接近,疲劳性能优良。