树脂沥青

树脂沥青（精选4篇）

树脂沥青 篇1

随着我国社会的不断进步和经济的不断发展, 我国的桥梁事业迎来了告诉发展时期, 大量的桥梁建设不仅仅带动了国家经济的发展, 也极大推动了交通行业的发展, 给人们的日常工作生活带来了极大的便利。这一成就的取得离不开桥梁技术的不断发展, 各种新型材料、新技术的大量应用, 使得桥梁的质量和性能不断提升。

1桥面防水材料概述

桥面防水是桥梁建设的重要环节, 对桥梁的寿命有着重要影响。我国对桥梁防水的重视程度与日俱增, 对于新型防水材料的研究和应用投入大量的人力、物力。防水材料中最常见的有SBR改性橡胶沥青材料和环氧树脂沥青防水材料。SBR改性橡胶沥青材料是较早使用的一种热熔型桥面防水材料, 凭借着优良的防水性能被广泛应用到各种大大小小的桥梁工程中;环氧沥青桥面防水材料是伴随着桥梁科技的发展新生的一种防水材料, 由于其自身有着比以往防水材料更加优秀的性能, 而受到了广泛好评。

2桥面防水材料性能要求

桥面防水这一概念刚刚流行时所采用的防水材料比较随意, 大都采用和屋面防水的专用材料, 而没有专门的、高性能的桥面防水材料。一般来说, 桥梁的建设环境要比房屋恶劣的多, 所受的物理力学环境更加严苛, 因此, 防水材料除了要具备屋面防水材料的一般性能, 如不透水、耐极端温度、防腐蚀、防老化等, 还应该具有粘结力强、抗拉抗压能力强、伸缩性强等特点。

2.1物理力学性能

2.1.1不透水性

桥面防水材料必须具备良好的不透水性, 这主要是因为铺装层底部比较容易聚集下渗水, 导致铺装层和桥面被破坏, 在此类的薄弱地方, 一定要更加注意防水层的不透水性。在进行材料选择时, 一定要进行严格的检测, 选择不透水性良好的材料, 防止出现因为材料选择不当, 而导致桥梁桥面防水出现问题, 影响桥梁寿命。

2.1.2粘结性强

防水材料要具有十分好的粘结性, 并且能够经受住温度剧烈、大跨度的变化, 不至于在极端天气下产生粘结力下降, 导致防水层防水功能下降, 影响桥梁的使用寿命。同时具有良好的抗剪切性能, 能够抵抗水平汽车荷载作用, 不会形成铺装层和桥面间的脱离现象。

2.1.3耐老化性能

防水材料主要由有机成分组成, 因此老化现象严重, 尤其是在自然条件恶劣的环境中, 老化现象会更加迅速。一旦材料老化过度, 就会使得防水材料产生一系列质量问题, 导致防水层遭到破坏。因此防水材料一定要具有很好抗老化性能。

2.2抗损伤性能

2.2.1抗破坏性能

防水层材料要具有一定的抗破坏性能。在具体是施工过程中, 防水层经常要受到压路机、摊铺机等大型车辆的碾压, 这要求防水材料要有一定的强度, 在后续的施工过程中不被车辆机械破坏, 保障整个工程能够顺利进行。

2.2.2抗腐蚀性

桥梁建成后会行驶各种各样的车辆, 难免会出现漏油等现象, 当汽油等有机溶剂与防水层接触后, 要确保防水层不能够别腐蚀。此外大桥上经常会行驶一些运输腐蚀性液体的车辆, 一旦发生泄漏, 会对防水层造成不小影响, 因此防水层的抗腐蚀性至关重要。

3材料性能实验

接下将对两种主要防水材料进行实验对比。

3.1防水材料拉伸实验

为比较环氧沥青防水材料与SBR改性橡胶沥青防水材料的性能, 分别测试2种材料平行试验的抗拉强度与断裂延伸率。考虑试件成型的因素, 环氧沥青材料拉伸试验温度23℃, SBR改性橡胶沥青材料的拉伸试验温度为5℃。实测试验结果表明环氧沥青的断裂延伸率与SBR改性橡胶沥青的断裂延伸率相关不大, 但两者的试验温度存在较大差异, 因此不能将两者进行简单的对比。但两者的极限抗拉强度相差很大, 环氧沥青的的抗拉强度较高, 而SBR改性橡胶沥青材料的抗拉强度不满足技术要求。

3.2防水材料抗剪切性能

对于桥面铺装层的粘结层材料剪切性能试验采用适当的装置。当对试件施加荷载P时, 试件剪切面上的剪切强度τ=P S, 其中S为试件受剪切截面积。将试件切割成一定尺寸, 测试所能施加的最大破坏荷载P, 从而计算出粘结层的剪切强度。

根据桥面铺装的实际使用条件, 车辆在桥面行驶时对粘结层所施加的水平剪切力, 最不利的情况是在高温环境条件下。因此, 本研究对环氧沥青粘结层进行了20℃和60℃的粘结层剪切强度试验。试验表明:环氧沥青、SBR改性橡胶沥青的抗剪切强度不论在何种环境温度下均有较好的表现, 满足技术要求。所有材料的抗剪切强度均随着温度的升高而降低。各种材料均存在一个最佳厚度, 经试验分析, 环氧沥青防水层厚度为1.0mm, SBR改性橡胶沥青防水层最佳厚度为1.5 mm。

3.3防水材料拉拔实验

研究结果表明在钢桥桥面铺装结构中, 桥面钢板或者混凝土调平层与沥青混凝土间的粘结强度对铺装体系的抗疲劳特性有较大的影响, 所以采用拉拔试验来评定桥面与沥青混凝土间的粘结状况。对于钢桥桥面, 正交异性钢桥面板喷砂除锈后采用环氧富锌漆进行防腐涂装, 再在其上铺筑沥青混凝土;对于水泥混凝土桥面铺装, 柔性防水材料既起到防水的作用, 又起到粘结层的作用, 将水泥混凝土和沥青铺装层间应力传递, 发挥承上启下作用。拉拔试验主要检验桥面板和铺装层间的粘结强度, 反映沥青混凝土铺装和桥面间的粘结能力。试验在3种温度条件下进行:低温 (0±2) ℃、常温 (23±2) ℃和高温 (60±2) ℃。试验结果表明各种防水材料随着温度的升高, 粘结强度迅速下降。对于我国大部分地区, 夏季高温桥面铺装层最高温度达到60~70℃, 高温下的粘结强度就显得尤为重要。环氧沥青防水材料的粘结力较强, 且粘结强度满足技术要求, 而改性橡胶沥青粘结料的粘结强度相对较差, 不能满足常温下大于2.75 MPa的技术要求。防水材料在高温下粘结强度衰减迅速, 仅为常温下的1 5左右。

结束语

桥面防水材料是确保桥梁防水功能正常发挥作用的基础, 对于桥梁正常发挥其功能有着重要意义, 一旦防水材料选择不当, 或者遭到破坏, 会直接影响到桥梁的使用性能和寿命。因此我们要加强对桥面防水材料的研究和应用, 尤其是环氧树脂材料。总结以往的防水经验, 创新发展出新的防水材料, 从而推动我国桥梁事业的发展。

摘要：桥面防水材料是保护桥梁不受雨水等侵害, 从而能够正常发挥作用的一种具有特殊性能的材料, 被广泛应用在当今的桥梁工程建设中, 对于桥梁工程的发展有着重要的意义。环氧树脂沥青不仅具有优秀的防水能力, 还具有较强的抗拉能力和抗剪能力, 是当下最受欢迎的防水材料之一, 本文将主要分析研究要环氧树脂沥青桥面防水材料的各种性能, 希望能够为以后的桥梁防水工程提供帮助, 供相关人员借鉴和参考。

关键词：桥梁防水,环氧树脂沥青,防水性能,分析研究

参考文献

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树脂沥青 篇2

1. 实验部分

1.1 实验材料

乳化沥青为自制的阳离子型乳化沥青。通过固化剂改性的方法自制水性环氧树脂改性剂, 制作方法为将环氧树脂和固化剂乳液放入容器中, 用搅拌器在400r/min速率下搅拌15min, 即可制作成均匀的水性氧化树脂。

1.2 水性环氧树脂改性乳化沥青的配制

将乳化沥青和水性环氧树脂乳液以及固化剂按照一定的比例进行混合, 边混合边均匀搅拌。在混合搅拌之前要先加入一定量的水, 这样可以提高乳化沥青对水性环氧树脂的吸附性和可搅拌性, 要注意严格控制加入水的量, 使得加水搅拌后材料的表面呈湿润状态。强力作用会加快乳化沥青的破乳速度, 用力地搅拌也会对乳化沥青造成一定的破坏, 因此搅拌时, 要注意速度和力度, 时间一般为加入乳化沥青后60s。由于固化剂水性环氧树脂体系中, 环氧树脂表面被覆的一层固化剂经过改性后, 其分子结构可以看作是高分子表面活性剂, 当水性环氧树脂的掺量较低的时候, 同一个水性环氧树脂可以吸附不同的乳化沥青, 从而使得乳化沥青之间产生接连的效应。当环氧树脂的掺量逐渐增加时环氧树脂会发生局部的絮凝, 甚至形成局部的网状结构, 对沥青粒子起到了局限的作用, 减少其沉降速率, 这样稳定性会相应地增加。

2. 性能测试及分析

2.1 水性环氧树脂对乳化沥青黏度的影响

在室温养生条件下, 制备不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合材料, 对其黏度进行检测。氧化树脂的掺量会影响混合材料的黏度, 在刚开始时, 当水性氧化树脂的掺量较低时, 对乳化沥青的影响微乎其微, 但是随着水性环氧树脂掺量的增加, 乳化沥青混合材料的黏度逐渐提高, 依据研究数据显示水性环氧树脂的掺量对乳化沥青有显著影响。水性氧化树脂在固化过程中, 固化物可以与多个乳化沥青粒子相结合, 这样就可以形成复合物, 使得沥青微粒的沉降速度大大降低, 并且环氧树脂之间也会絮凝, 形成局部网状结构, 对乳化沥青起到了局限的作用。环氧树脂固化物中的环氧基团可以和石料表面的硅羟键发生键合作用, 增加了乳化沥青和石料之间的粘附性和稳固性。再者, 固化物的表面有的基团, 可以和石料中的基团相互吸引, 形成复合物, 增加了和石料之间的黏度。而且水性环氧树脂表面也带有电荷, 可以强化上述两者之间的紧密结合。增加了沥青的粘附性, 可考虑将改性的乳化沥青用作粘层。

2.2 水性环氧树脂对乳化沥青冻融劈裂强度的影响

对不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料进行冻融劈裂强度试验, 通过检测其水稳定性来测试其黏度。经过实验得知随着水性环氧树脂掺量的增加, 乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度也逐渐提高。因为乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度指标能够有效准确地反映混凝土的稳定性, 而且在一定程度上也能够反映材料的黏聚力, 因此该实验数据表明水性氧化树脂改性的乳化沥青, 其黏聚力大大提高, 其内在原因是水性氧化树脂提高了混凝土中材料的吸附力。从而增加了混凝土的黏聚力。氧化树脂的凝固可封住缝隙渗入到底层, 又可以利用树脂的黏性来增强新旧混凝土之间的吸引力。水性环氧树脂乳液可以均匀地浸润到混凝土中, 进而来弥补因为混凝土的分布不均而形成的缝隙和断裂等问题, 增加混凝土内部的黏聚力, 使得混凝土在内部形成一个强大又牢固的整体。就可以防止路面因为交通车流量过大, 超载负荷过重造成的道路损坏问题。从而起到对路面的防护作用。

2.3 水性环氧树脂改性乳化沥青的道路应用

近年来, 交通运输事业蓬勃发展, 城市的大街小巷都穿梭者各种私家车, 公交车, 那么相应的公路、桥梁的维修问题日益受到人们的重视。许多未达到寿命的路面、桥梁都出现了坍塌和破损的现象, 这不仅给人们的交通出行带来不便, 更增加了人们出行的风险。因此, 提高路面的质量和维护问题, 就显得尤为重要。水性氧化树脂是一种无特殊气味的、对人们身体健康无害的、可用水清洗的灌缝材料。将其增加到乳化沥青中, 可增加沥青的作用, 而不增加环境、经济各方面的负担。

通过改变水性氧化树脂在乳化沥青中的所占比例, 可分析出水性氧化树脂改性乳化沥青的道路功能指标, 可观测到在加入水性氧化树脂以后, 路面的性能指标得到明显的提高。

3. 水性环氧树脂改性乳化沥青用作粘层

粘层指的是为了加强道路沥青层之间, 沥青层与混凝土面之间的黏结而放置的一薄薄沥青层。粘层主要起黏结的作用, 用水性环氧树脂改性的乳化沥青, 其黏度比以往的沥青大大增加, 因为沥青在材料的选择上也主要集中在黏结度方面, 所以在这方面有较大的改善。粘层使各层面之间、层面与构造物粘结成一个小团体。在许多结构上均应该均匀地涂撒上粘层。不管是新的沥青路面, 或者是旧的沥青路面, 粘层沥青并不会深入到下层或者浸润到上层, 其只是局限地存在于层面与层面之间或者层面与构造物之间, 形成薄薄的一层沥青。从而增加上下两层之间的黏聚力, 防止新建的层面出现移动。由于改性的乳化沥青其黏聚力较乳化沥青更为强大, 因此其更适合作为粘层。改性的乳化沥青大大地适用, 将会使得路面更加稳固, 较少路面损坏情况, 起到修护和保养的作用。尽管乳化沥青应用于国内以及国外的各个路面, 但是乳化沥青仍然存在着自身的缺陷。并且这些缺陷是不容忽视的, 例如其在搅拌过程中就有可能导致破乳, 这对于道路质量和施工的进度都会产生极大地困扰。并且由于其黏度的限制, 可使路面出现断层或者滑移, 引起路面早期破损。对道路的质量以及人们的出行安全都带来不便。因此开发改性的乳化沥青, 增加黏度, 提高道路质量迫在眉睫。更加说明了水性氧化树脂改性的乳化沥青的用途是不可估量的。改性的乳化沥青在粘层的应用, 会增加道路的质量和适用的年限、减少维修次数, 是非常可行的。

结语

水性环氧树脂是一种很好的建筑材料和乳化沥青的改性材料, 加入后乳化沥青的抗压、抗磨、抗裂、抗折、强度、黏度都会有不同程度地增加。能够满足路面短时间内的抗破损要求, 保证道路的使用年限, 能够耐受较大强度的路面通车情况。水性氧化树脂改性乳化沥青, 主要是由乳化剂、沥青和水组成, 本文采用阳离子乳化剂制备的沥青, 其本身的稳定性以及黏度较好。水性的氧化树脂在改性其他材料的同时, 保持自身良好的黏聚能力, 增加了其他材料的黏聚力, 也正因为其这个特点, 使其能够更好地与其他材料结合。经过改性的乳化沥青作为粘层, 在乳化沥青的基础上增加了黏聚作用, 更牢固地与上下层面结合。增加路面的稳定性, 延长道路的适用年限。随着水性氧化树脂的加入, 乳化沥青混合材料的冻融劈裂强度能够显著地提高, 说明水性环氧树脂的加入对乳化沥青的水稳定性和黏度都有提高。

参考文献

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树脂沥青 篇3

由于分子结构上的差异,沥青基球形活性炭和树脂基球形活性炭的孔道结构与机械强度有所不同。沥青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脱附速率快的特点,而高分子基球形活性炭则具有较大的比表面积和较高的机械强度。若制备出的球形活性炭兼具两者的特点,则对其应用领域的拓展意义重大。本实验以高软化点煤沥青为原料,通过添加热塑性酚醛树脂的方式,采用悬浮法制备出不同复合比沥青/ 树脂基球形活性炭,并对不同复合比球形活性炭的形貌、孔道结构、机械强度以及吸脱附性能等进行研究。

1实验

1.1沥青/树脂基球形活性炭的制备

以高软化点煤沥青(CP)和热塑性酚醛树脂(PF)为主要原料(基本性质见表1),采用如图1所示的实验步骤进行实验。

注:a,酚醛树脂中含有 10%的固化剂,其软化点为 98 ℃;b,通过减去 CHNS 含量所得

将上述所得复合微球置于正己烷中,浸渍8h萃取脱萘, 干燥。将脱萘后的复合微球置于管式炉中,在空气气氛下, 按一定的升温速率升至320 ℃,氧化稳定化处理4h,接着在氮气的保护下将其置于管式炭化炉中并升温至900 ℃恒温1h,然后切换载气为CO2,恒温活化4h,得到不同复合比的沥青/树脂基球形活性炭。

实验中,根据树脂质量分数的不同将复合微球分别命名为CP-S-100(沥青/树脂为100/0,下同)、CP/PF-S-90/10、 CP/PF-S-80/20、CP/PF-S-70/30、CP/PF-S-50/50,同样活化后的球形活性 炭则分别 命名为CP-S-A100、CP/PF-S-A90/ 10、CP/PF-S-A80/20、CP/PF-S-A70/30。

1.2分析测试

使用菲利浦XL-30型扫描电子显微镜 (SEM)观察复合微球的形貌。利用日产SMZ800型体式显微镜对沥青/树脂基活性炭微球进行观察,从而获取复合微球平均球形度, 具体过程如下:取不少于50粒的微球在体式显微镜下放大30倍进行观察测量,且测量精确度为0.01mm。球形度计算公式为:

式中:Di(短直径)为第i个微球的 最短直径,mm;Di(长直径)为第i个微球的最长直径,mm;n为测定微球的个数。

采用美国Micromeritics生产的ASAP2020型气体物理吸附分析仪分析沥青/树脂基球形活性炭的比表面积与孔道结构,以液氮为吸附质,在77K下进行测试。根据所得吸脱附等温曲线利 用BET法 (Brunauer-Emmett-Teller)计算比表面积,根据相对压力P/P0为0.99处的吸附量计算总孔孔容,利用密度函 数理论 (DFT)计算孔径 分布。 参照国标GB3780.16-83测试球形活性炭的机械强度。应用静态保干器法[7]测定活性炭对苯的静态平衡吸附量与时间的关系,进而从图表上直观地反映吸附量与吸脱附的速率。

2结果与讨论

2.1树脂含量对复合微球球形度及形貌的影响

图2给出了CP与PF按照不同复合比复合后的体式显微镜照片,其中,(a):CP-S-100;(b):CP/PF-S-90/10;(c): CP/PF-S-80/20;(d):CP/PF-S-70/30;(e):CP/PF-S-50/50。 从图2中可以看出,随着树脂含量的增加,复合微球的表面形貌产生明显的变化,微球表面平整度变差且非常粗糙。随着树脂含量的增加,微球的球形度逐渐减小,最终当沥青与树脂复合比达到50/50时,微球的球形度仅为0.855。产生这种变化的原因可能是随着树脂含量的增加,原料与萘共融的差异性表现得越来越明显,导致一部分树脂分子团聚在一起,引起整个复合体系的可塑性变差,最终导致球形度的降低。而成球后这些表面形貌上的缺陷会持续影响后续氧化、 炭化、活化微球的形貌与机械强度,因此最终选择沥青/树脂的最大复合比为70/30。

图3为不同复合比沥青/树脂基球形活性炭的整体形貌与横截面SEM照片。从图3中可以看出,随着树脂含量不断增加,微球表面及内部均无明显裂纹产生,且在横截面中大孔含量逐渐增多。这说明:(1)CP与PF相互混合均一,且复合微球的高温煅烧工艺合适,活化温度与时间选取在能够保持球形活性炭形貌的可控范围内;(2)树脂含量的增加能够增加微球内部的大孔结构。

2.2球形活性炭的孔道结构分析

图4为活化后球形活性炭的N2吸脱附等温曲线与孔径分布图,表2为根据吸脱附等温曲线计算所得的活性炭微球比表面积和孔结构参数。由图4(a)可知,吸脱附等温线均表现为Ⅱ型等温线,样品在相对压力较低的条件下便达到平衡状态,说明样品中存在孔径分布比较集中的微孔,而在相对压力较高的条件下等温线出现“上翘”的现象,说明材料中含有一定量的大孔。随着树脂含量的增加,从等温曲线中还可以看到在相对压力大于0.8时出现明显的滞后回环,表明树脂含量的增加能够提高复合球形活性炭中大孔与中孔的含量。图4(b)、(c)分别为复合球形活性炭在不同区间内的孔径分布图,CP-S-A100的孔径主要集中在0.5nm左右,而随着树脂含量的增大,复合球形活性炭的 孔径分布 也不断变 宽,最终在0.5~1.5nm以及13~200nm之间均具有一定量的孔径分布。

从表2中可知,在相同的活化工艺条件下,样品的烧失率基本上能保持一致,而随着树脂含量的增加,球形活性炭的比表面积先增加后降低,但是总孔容与平均孔径却逐渐增大,最终样品CP/PF-S-A70/30的比表面积与平均孔径分别达到1049m2/g、8.8nm。原因可能是随着树脂含量的增加, 两种不同分子结构的原料在高温煅烧过程中所受的热应力不同而产生一定量“狭缝型”孔道[8],导致总孔容与平均孔径的增大,形成一定量的中孔和大孔。

注:a是基于 BJH 脱附曲线所得的平均孔径

2.3球形活性炭机械强度分析

图5为不同沥青树脂复合比与球形活性炭机械强度之间的变化关系图。由图5可知,随着树脂含量的增加,复合球形活性炭的机械强度逐渐增大,最终机械强度达到6.2N (CP/PF-S-A70/30),相比纯沥青基球形活性炭提高了37%。 树脂的加入能够有效地提高沥青基球形活性炭的机械强度, 这是因为树脂分子均匀分散于沥青/树脂复合体系后,在复合微球中起到“支柱”作用,最终提高球形活性炭的整体机械强度。

2.4静态吸脱附性能分析

图6为不同复合比沥青/树脂基球形活性炭的静态苯吸脱附曲线图。

从图6中可以看出,4种不同复合比球形活性炭吸脱附曲线在形状上基本保持一致,达到吸附平衡与脱附平衡所需的时间分别约为38min与50min,并且对于苯的静态吸附值均维持在410mg/g左右。树脂含量的增加并没有显著延长活性炭吸脱附平衡所需时间,其原因是复合后产生的“狭缝型”孔道结构有利于苯的快速吸脱附,而吸附量的降低则是因为复合球形活性炭中中孔与大孔含量增加。苯作为一种分子尺寸较小的吸附质,小于0.7nm的微孔有利于苯的吸附,而更大的孔径则不利于苯的吸附[9]。

3结论

(1)通过添加减粘剂的方式,采用“悬浮法”制备出不同复合比的沥青/树脂基微球,并最终确定两种原料的最大复合比为70∶30。这主要是因为沥青与树脂分子结构中芳环含量不同,使得两者与萘的混合均匀程度受到限制,最终影响到复合微球的球形度。(2)酚醛树脂含量的增加,不仅能够提高沥青基球形活性炭的总孔容与平均孔径,而且还能够有效提高其机械强度,最终球形活性炭CP/PF-S-A70/30的BET表面积为1049m2/g,总孔容为0.62cm3/g,平均孔径为8.8nm,同时机械强度能够达到6.2N,相比纯沥青基球形活性炭,机械强度提高了37%。(3)苯的静态吸脱附实验结果表明,树脂含量的增加并没有明显延长复合球形活性炭对于苯的吸脱附时间,吸附过程的吸附速率基本上保持了沥青基球形活性炭的快速吸脱附性能。

摘要：以高软化点煤沥青和热塑性酚醛树脂为主要原料,机械混合均匀后,采用悬浮法制备沥青/树脂基复合球形活性炭。使用扫描电子显微镜(SEM)、N2物理吸脱附仪、颗粒强度测定仪,对复合球的表面形貌、孔道结构和机械强度进行表征。实验结果表明:树脂的加入不仅能够拓宽球形活性炭的孔径分布,而且能够有效地提高球形活性炭的机械强度。树脂含量为30%的球形活性炭BET表面积为1049m2/g,总孔容为0.62cm3/g,平均孔径为8.8nm,同时机械强度达6.2N。通过苯的静态吸脱附测试研究了沥青树脂基球形活性炭的吸附性能,结果表明:复合球形活性炭基本上保持了沥青基球形活性炭的快速吸脱附性能,树脂的加入并没有明显延长复合球形活性炭对苯的吸脱附时间。

树脂沥青 篇4

关键词：路面工程,乳化沥青,水性环氧树脂

随着我国国民经济的飞速增长, 汽车载重量增加, 交通量剧增, 导致沥青面层呈现车辙、裂缝等损害。因此, 改进路面养修技术, 研发新型的路面修补材料, 具有重要的社会效益和社会价值。以乳化沥青作为路面修补胶结材料, 具有工序便捷、低碳降耗、环境友好等优点, 可是普通乳化沥青却因为其粘结力小、弹性差等缺点, 限定普通乳化沥青作为沥青路面修补技术的使用和推广[4]。因此, 改善乳化沥青的粘结力、稳定性、弹性恢复能力、抗变形能力等性能, 成为乳化沥青应用推广的亟待解决的问题。而环氧树脂则具有优良粘结性、较小收缩性、较大抗蠕变性、适宜兼容性等优点, 由此用环氧树脂来弥补普通乳化沥青的粘结度低、强度低等缺点, 具有十分重要的研究价值, 而且国内外的科研学者在近十几年对环氧乳化沥青进行了基础理论探究[4]。

1 我国公路养护现状

2006年, 交通部发布“十一五”公路养护管理事业发展纲要里面提到:到2012年底, 全国普通公路修好率达到76%, 国家干线和省级干线修好率达到88%, 其中高速公路平均优等率达到95%[1]。但是, 路面材料研究相对滞后的现状, 沥青路面的实际寿命远短于设计年限, 由此对国民经济发展造成的深远的不利影响。

2 乳化沥青研究概况

乳化沥青的研究是从1900年开始的, 而产业化生产乳化沥青已有100多年, 在前几十年中, 以研发生产阴离子乳化沥青为主[2]。该阴离子乳液有低碳降耗、施工便捷, 易于生产等益处, 可是该乳液中沥青微粒带负电, 骨料面部亦带负电, 由于沥青与骨料之间存在水膜, 使其不易粘结, 矿料表面的乳液裹附层仅仅只有物理粘结, 如果在施工中遇上潮湿阴雨天或冬季低温, 则修补混合料里面水膜挥发缓慢, 乳液裹附膜在骨料面层停留的时间变久, 路面的早期成型将受影响, 促使行车开放时间推迟。这一时期乳化沥青的发展速度不快。而在后续几十年里物理、化学学科的快速发展, 阳离子乳化沥青研发成果巨大。该乳液中沥青微粒带正电, 矿料表面带负电, 即使受气候条件影响存在水膜, 乳液与矿料之间亦会吸附的很紧靠。在低温阴湿季节也可以正常施工。因为阳离子乳化沥青作为胶结料能够提高修补路面早期强度, 使乳液与矿料粘结牢靠, 从而能够较早的开放交通。

伴随现代胶体界面化学理论学科的深入拓展, 对乳化机理深刻分析, 从而呈现出各种各样乳化剂, 可以依据用途差异优选对应的乳化剂, 这极大加快了乳化沥青的研发进程。

但是, 我们也可以看出, 未经过改性的乳化沥青存在粘结力不足、强度较低、柔韧性较差的问题, 因此存在一些问题亟待研究解决: (1) 如何根据不同的使用对象选择乳化沥青类型。在繁多种类的乳化沥青体系中, 根据用途不同选择相应的类型很关键, 是否能有效地将材料本身的优点发挥出来要看是否将材料用在了合适的地方, 因此应当有一个评价体系来将乳化沥青分类, 以便择优而用。 (2) 如何促使乳液与矿料表面粘结牢靠、乳化沥青混合料的强度和弹恢复性。

3 热固化环氧沥青的研究概况[3,4]

环氧沥青是由壳牌石油沥青公司在1960年初次研发制备得到, 随后在全球各种各样环境条件下验证环氧沥青较好的路用性能。在1999年, 美国科研单位用环氧树脂改性乙烯基嵌段共聚物来改善乳化沥青的缺陷性能[3]。并将其应用于路面养护, 2008年, 欧美等国就有了丁苯橡胶以及再生剂改性乳化沥青用于沥青路面的预防性养护。在1967年, 美国初次用环氧沥青作为San Mateo.Hayward大桥的刚桥面铺装层材料, 随后普遍应用于受力复杂正交异性刚桥面铺装层。

国内科研单位大约是在1980年对环氧沥青的研制方法和作用原理进行探究[5]。1997年同济大学开始对环氧沥青进行研究。有些学者认为, 热固化环氧沥青在科学研究、工程应用上已经较为成熟, 其实并非如此, 国内约1/3的钢桥的桥面热环氧沥青铺装层出现的早期破坏, 例如江阴长江大桥、杭州湾跨海大桥的钢箱梁主桥等, 充分证明了热环氧沥青及其工程应用技术方面的基础研究不足, 远未达到成熟程度。通过分析认为, 热固化环氧沥青仍存在下列问题: (1) 如何保证环氧树脂-固化剂充分反应而体系中无单组分存在, 残留的单组分对结构层的耐久性有无不良影响; (2) 对于矿质集料和其他基材, 热环氧沥青在固化前与固化后的相结构与界面粘结是什么关系; (3) 热固性环氧沥青施工条件苛刻、造价高昂、可靠度低, 怎样推广使用。

4 水性环氧树脂研究概况

水性环氧树脂主要应用在涂料行业, 在路面材料中, 几乎没有直接研究报导。在1940年以后才开始研发将环氧树脂水性化。制备环氧树脂水性化工序主要有: (1) 直接乳化法和相反转乳化法—所制备的乳液微粒大约50μm左右, 稳定性差, 与乳液相容性差, 限定该材料在路面工程中的使用范围, 但它能具备环氧树脂优良性能。 (2) 化学接枝法—通过化学接枝改性, 使环氧树脂具有水溶性, 可制备出真溶液体系, 微粒尺寸小, 稳定性好, 易复配。[6]固化后的性质与所接枝的亲水基团有关。

5 水溶性环氧树脂-乳化沥青复合材料

水溶性环氧树脂乳液是一种不含挥发性有机溶剂 (VOC) 的环保低毒型水分散乳液, 能很好地与多种材料粘结[3]。乳化沥青、聚合物改性乳化沥青因粘结力低、感温性强等缺点使其工程应用范围受到限制, 多用于面层连接层而非结构层。广东工业大学何远航、张荣辉等人用改性芳香族类胺作固化剂制取水溶性环氧树脂乳化沥青复合胶结材料, 该材料的性能指标比一般乳化沥青好, 并探讨其在公路养护修补中的应用[4]。冯亚军、赵乐等人通过大量试验, 并根据水溶性环氧的特性, 对现有规范中和使用中的试验方法进行修正, 优化普通马歇尔试验操作, 针对马歇尔试件成型方法和养生条件进行了详细探究, 为水溶性环氧乳化沥青混合料配合比设计提供理论基础[5]。李宏、宋奇等人研究了水性环氧乳液的制备及起泡性能, 并通过对合成产物进行红外分析以及研究乳液泡沫的影响因素, 得到了较好的水性环氧乳化剂[6]。郑永哲通过探讨水性环氧封层技术, 得出该乳液体系能有效阻止地面水入侵面层, 能够有效改善路表观效果和保护面结构的结论[7]。

6 总结与展望

以上文献所报导的成果有一个共同点, 就是证明了水性环氧-乳化沥青复合材料的性能优于乳化沥青, 但仍然存在一些问题值得研究: (1) 分析水溶性环氧乳化沥青体系胶结料的性能与工程技术要求之间影响因素。 (2) 分析水性环氧乳化沥青体系, 提出该体系掺配量方法依据。 (3) 探讨水性环氧乳液与矿料、基质材料、环境因素、固化剂之间的相互响应机理。 (4) 研究固化后材料相结构与胶结料技术性能的关系。总之, 水性环氧—乳化沥青复合材料体系十分庞杂, 对其进行系统的、深入的基础性研究, 将对我国的道路建设和养护工作产生积极深远的影响。

参考文献

[1]黄颂昌, 徐剑, 秦永春.改性乳化沥青与微表处技术[M].北京:人民交通出版社, 2010.

[2]庞世华, 陈忠达, 惠丹丹.环氧树脂改性乳化沥青冷补混合料的研究[J].山东:石油沥青, 2012 (8) :46-50.

[3]陈火平, 邹志强等.水性环氧树脂固化剂的研究进展[J].广州:广州化工, 2011 (5) :26-29.

[4]何远航, 张荣辉.水性环氧树脂改性乳化沥青在公路养护中的应用[J].新型建筑材料, 2007 (2) :37-41.

[5]冯亚军, 赵乐.水性环氧乳化沥青混合料试验方法研究[J].公路交通科技, 2010 (6) :58-62.

[6]李宏, 宋奇, 李超群, 闫国锋.水性环氧乳液的制备及起泡性能研究[J].精细石油化工进展, 2011 (11) :38-41.

[7]郑永哲.水性环氧乳化沥青在高速公路上的应用[J].建筑工程, 2007 (10) :27-29.