国产环氧沥青混合料配合比设计

龚治东 汤晓慧 邓万军

环氧沥青由沥青、环氧树脂、固化剂以及其他添加剂等多种材料配合而成,其作为一种结合和粘结材料,经反应固化后形成了典型的热固性材料,使沥青物理力学性能产生质的飞跃,材料的粘附力、拉伸强度及断裂延伸率均得到显著提高,且从根本上改变普通沥青的热塑性,耐疲劳性能有数量级增加。

1 试验方法和研究方案

[3]中积累的一些工程应用环氧沥青混合料铺装的经验,提出了相应的设计方法及我国环氧沥青混合料铺装的指标(见表1)。本文根据国产环氧沥青以及所选用矿料的性能指标参数,进行沥青混合料试验室配合比设计,通过马歇尔试验,确定矿料组成比例和最佳沥青用量。

表1 环氧沥青混合料技术指标及其技术要求

2 原材料选择与试验

试验所用的原材料有环氧沥青(组分A和组分B)、集料(铺装专用玄武岩集料)和矿粉等。本文所用是句容市宁武化工有限公司生产的国产环氧沥青,A,B组分的质量比为1∶2.9。环氧沥青混合料要求矿料干净、坚硬、耐磨且非酸性,表面100%为破碎面,形状以近似立方体为主。矿质填料采用石灰岩矿粉,至少含90%的碳酸钙,不含活性石灰。参考国内多项钢桥面铺装工程实践,最后确定使用句容花山玄武岩。

参考JTG E42-2005公路工程集料试验规程规定,对各种矿料取样试验,得各种矿料表观相对密度汇总表(见表2)。

表2 各种矿料表观相对密度汇总表

3 矿料级配的确定

参考各国钢桥面铺装级配范围,本文采用级配见表3。

表3 国产环氧沥青混合料设计矿料级配

通过筛分试验可以确定矿料的颗粒组成,根据环氧沥青混合料的矿料级配范围,经计算确定矿料的级配如表4所示。

表4 国产环氧沥青混合料矿料级配组成计算

国产环氧沥青混合料级配和合成级配曲线见图1。

表5 马歇尔试验结果汇总表

4 最佳沥青用量的确定

马歇尔试验结果见表5,表观相对密度、空隙率、马歇尔稳定度、流值和沥青饱和度与沥青混合料油石比关系曲线见图2～图6。

根据绘制出的各项性能指标与油石比关系曲线可以看出:

最大稳定度对应的油石比为6.0%,最大表观相对密度对应的油石比为7.4%,空隙率范围中值对应的油石比为7.6%,求取三者平均值作为最佳油石比的初始值OAC1=7.0%。

各项指标均符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin=6.9%,OACmax=7.6%,OAC2=(OACmin+OACmax)/2=7.2%,(OAC1+OAC2)/2=7.1%。

根据以往工程经验,综合确定国产环氧沥青混凝土的最佳油石比为7.0%。

参考文献:

[1]王 晓,程 刚,黄 卫.环氧沥青混凝土性能研究[J].东南大学学报(自然科学版),2001(6):50-51.

[2]周 巍,李素莹.环氧沥青混凝土材料性能的试验研究[J].中外公路,2006(5):80-81.

[3]黄 卫.大跨径桥梁钢桥面铺装设计理论与方法[M].北京:人民交通出版社,2006.

[4]吕伟民.钢桥桥面沥青铺装的现状与发展[J].中外公路,2002,22(1):7-9.

[5]杨若冲,程 刚.环氧沥青混合料性能及其应用[J].中外公路,2004(2):11-12.

[6]黄 卫,胡光伟,张晓春.大跨径钢桥面沥青混合料特性研究[J].公路交通科技,2002(2):25-26.