沥青混合料中高耐久性环氧树脂路用性能探讨

文/新疆交通建设集团股份有限公司 梅凯旋

高耐久性铺装用环氧树脂（HDP）是一种通过环氧树脂的聚合反应产生的化学产品，具有良好的耐久性和安全性，以及优良的抗流动性能和柔性性能。相关研究表明，10%的HDP环氧沥青混合料稳定度已经是普通沥青混合料的3倍。因此，有必要研究HDP沥青混合料施工工艺与质量的控制。

原材料

此次室内目标配合比设计所用集料、矿粉及沥青均为现场取样，1#料和2#料为玄武岩，3#料为石灰岩，沥青为70号A级道路石油沥青，HDP为日本生产，基质沥青与HDP掺配比例为80∶20。矿料及沥青的密度试验结果，如表1所示，各种矿料筛分结果，如表2所示。

HDP沥青混合料的路用性能

HDP沥青混合料配合比设计

按《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004）取值HDP橡胶沥青混合料矿料级配，采用悬浮密实结构AC-10级配设计，最佳油石比为5.9%，合成级配如表3所示。

HDP沥青混合料的高温稳定性

本文HDP沥青混合料高温稳定性的评价方法为车辙试验，以动稳定度作为沥青混合料抗永久变形性能指标。通过在沥青混合料板块状试件上用一小型车轮往复行走，使板块试件产生辙槽，测定板块试件变形与车轮荷载作用次数的关系得出该指标。

将基质沥青与 HDP按不同比例（85∶15、80∶20、70∶30）掺配，60℃恒温条件下分别养生 24h、48h、72h、96h后进行车辙试验。试验结果表明，在油石比（5.9%）相同的情况下，随着HDP掺配比例的增加，混合料的动稳定度逐步增加。由于环氧树脂沥青形成不可逆三维空间网状结构的不熔固化物，使混合料的高温性能得到增强。在养生24h后掺配比例为85∶15的沥青混合料的动稳定次数已经达到每毫米3337次，能很好地满足混合料高温稳定性的要求。说明HDP混合料开放交通的时间可以比普通沥青混合开放交通的时间有所缩短。在养生96h后，掺配比例为80∶20的沥青混合料的动稳定次数达到了每毫米9300次，掺配比例为70∶30的沥青混合料的动稳定次数甚至达到了每毫米12287次,说明HDP混合料具有非常好的高温稳定性能。

HDP沥青混合抖的抗水损害性能

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验共同评价HDP沥青混合料抗水损害性能。

表1　矿料及沥青密度试验结果

表2　各种矿料的筛分结果

表3　HDP-10沥青混合料合成级配

将基质沥青与HDP按不同比例（85∶15,80∶20、70∶30）掺配，60℃恒温条件下分别养生 24h、48h、72h、96h后，完成浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。试验结果表明，随着固化时间的延长，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比逐步提高。油石比（5.9%）相同的情况下，随着HDP掺配比例的增加，混合料的抗水损害性能、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比随之提高。由于环氧树脂沥青形成不可逆三维空间网状结构的不熔固化物，掺配比例提高，对应形成的不熔固化物增加，抗水损害性能增强。

HDP沥青混合料的低温抗裂性

将基质沥青与 HDP按不同比例（85∶15、80∶20、70∶30）掺配，-10℃条件下分别养生 24h、48h、72h、96h后实施冻融劈裂试验，试验结果如表4所示。

从表4可以看出，随着固化时间延长，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比逐步提高。5.9%油石比的情况下，随着HDP掺配比例增加，混合料的低温抗裂性能、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比随之提高。

HDP沥青混合料试验路的铺筑

为了更好地研究HDP沥青混合料路面的使用性能，铺筑了试验路，并对其开展试验检测和跟踪观测。HDP沥青混合料经过拌和、运输及碾压，从压实成型后的路面情况看，表面沥青膜裹覆均匀，未出现集料裸露的情况，铺面整体均匀性较好，路面整体基本无明显离析现象。完成铺筑工作之后，检测了试验路段，试验路的厚度、压实度均满足设计要求。

采用HDP混合料能够很好地解决因流动、磨耗而产生的车辙问题，骨料与沥青良好的黏附性增强了沥青混合料整体耐水性，有效地减轻了路面水损害的产生。与环氧沥青混合料相比，HDP混合料的养生时间短，节约施工经费的同时减轻了交通拥堵及对周边环境的影响，具有显著的社会效益。

表4　不同掺配比例混合料冻融劈裂试验结果

结语

HDP沥青混合料设计可以采用马歇尔设计方法，选定级配后，确定最佳油石比，通过替换的方式验证体积指标和路用性能。HDP沥青混合料采用AC-10相同的级配范围，效果较好。在油石比（5.9%）相同的情况下，随着HDP掺配比例的增加，混合料的动稳定度、浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比均逐步增加，具有优良的高温稳定性能、抗水损害性能、低温抗裂性，符合桥面铺装层的材料要求。考虑到经济性的原则，试验路铺筑时采用80∶20的掺配比例，通过一年的跟踪观测，HDP混合料路面使用状况较好，没有出现早期病害。HDP环氧沥青铺装的桥面寿命周期长，采用HDP沥青混合料不仅降低了桥梁的管养成本，同时也带来了显著的社会效益。