早强型环氧沥青混凝土的制备和性能研究

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环氧沥青作为一种热固性材料,从根本上改变了沥青的热塑性性质,具有比普通沥青优异得多的物理和力学性能,在路桥铺装工程中得到广泛应用。然而,传统的环氧沥青在施工完成后需要经过较长的养护周期才能够基本固化,达到承载车辆通行的强度,长时间的封闭养生则会导致开放交通的时间大幅延迟。鉴于此,本文从环氧沥青组成成分入手,旨在研发早强型环氧沥青材料,在保证其优异路用性能的同时,大幅度缩短养生时间。
  首先,基于环氧沥青的路用性能和施工性能等方面考虑,确定了环氧沥青各组分的类型,提出比选的原则和方法,综合考虑环氧沥青的相容性、力学性能、容留时间以及养生时间,经筛选最终得到早强型环氧沥青中各组分的最佳配比。然后进行早强型环氧沥青结合料时温特性研究。结果表明,在10℃~40℃区间内拌合,早强型环氧沥青结合料粘度增长到3Pa·s所用时间超过120分钟,满足实际的施工需求;在20℃~60℃区间内养护,早强型环氧沥青结合料能够在20小时内达到最终拉伸强度。
  其次,结合环氧沥青混合料的性能需求和本课题组研究的基础,采用马歇尔设计方法,确定了早强型环氧沥青混合料的级配和最佳油石比。然后对比研究了早强型环氧、国产冷拌环氧、日本环氧和美国环氧四种沥青混合料的路用性能,包括强度特性、温度稳定性、水稳定性和耐油腐蚀性。结果表明,早强型环氧沥青混合料在常温(25℃)下养生12小时后,马歇尔稳定度能够达到41.34kN,满足承载车辆通行强度要求,养生时间明显短于其它三种环氧沥青混合料,同时其它各项路用性能均满足规范要求。
  最后,基于早强型环氧沥青的施工适应性,研究了其A、B组分在常温下的储存稳定性以及集料含水率对混合料性能的影响,明确实际工程中早强型环氧沥青A、B组分适宜的储存方式和集料含水率的控制值。再结合其粘度与混合料强度的时温特性,确定了不同温度下早强型环氧沥青混合料的施工容留时间和养生周期的控制指标。
  本文基于环氧沥青混凝土的养生时间需求,研发出一种路用性能优异,养生时间明显缩短的早强型环氧沥青材料,并对早强型环氧沥青混合料的路用性能及施工性能进行了探究,为实际工程中的应用提供了参考建议,文中研制的协同固化体系在不同固化阶段的固化机理及微观形貌有待进一步研究。
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