美国环氧沥青与日本环氧沥青性能对比研究
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环氧沥青混凝土与改性沥青混凝土路用性能对比徐士翠【摘要】对环氧沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土的路用性能进行了试验对比分析,结果表明环氧沥青混凝土马歇尔稳定度、流值、抗拉强度、动稳定度和水稳定性均优于SBS改性沥青,环氧沥青混凝土具有优良的力学性能,高温稳定和水稳定性,能够满足路面抗车辙、抗水损害的性能要求;同时具有拌和温度低,低碳环保的特性,可以应用于桥面、隧道和一般路段的铺装工程。
%In this paper, the pavement performance of epoxy asphalt concrete and SBS modified asphalt concrete were tested and compared. Results show that Marshall stability, flow value, tensile strength, dynamic stability and water stability of epoxy asphalt concrete are superior to that of SBS modified asphalt, epoxy asphalt concrete has excellent mechanical properties and high temperature stability and water stability, can meet the requirements of pavement anti rutting, anti-water damage performance. At the same time, it has the characteristics of low temperature, low carbon and environmental protection, so it can be applied to the pavement engineering of bridge, tunnel and general road section.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2016(035)021【总页数】2页(P85-86)【关键词】环氧沥青;SBS改性沥青;路用性能【作者】徐士翠【作者单位】广东交通实业投资有限公司,广州510630【正文语种】中文【中图分类】U416.217环氧沥青及其混合料是一种热固性材料,环氧沥青是环氧树脂与固化剂进行不可逆的固化反应,形成一种具有热固性的固化物,环氧沥青混凝土具有强度高、刚度大、耐疲劳、耐油侵蚀等特点,其具有优良的高温抗车辙、低温抗裂和粘结性能,已经在钢桥面铺装中得到广泛应用和验证[1]。
新型开级配环氧沥青混合料EOGFC-10设计及性能研究于明明;李豪;丁武洋;刘晨东;刘爱华【摘要】传统的开级配排水磨耗层多采用高粘沥青、橡胶沥青、SBS等热塑性改性沥青,存有耐久性差、抗疲劳弱等问题,环氧沥青具有比普通沥青优异的强度、耐久性、抗疲劳及抗老化性能.本文借鉴国外开级配排水磨耗层设计理念,采用自主研发的路用环氧沥青,开发开级配环氧沥青排水磨耗层混合料EOGFC-10,并通过大量的室内试验,评价开级配环氧沥青混合料的力学性能和路用性能,验证环氧沥青用于开级配排水磨耗层混合料的可行性.试验结果表明,研发的路用环氧沥青施工可容留时间120 min,满足路面施工组织要求.开级配环氧沥青混合料EOGFC-10,力学强度和高温性能优异,各项路用性能均满足技术要求.【期刊名称】《现代交通技术》【年(卷),期】2017(014)004【总页数】5页(P5-9)【关键词】开级配;环氧沥青;EOGFC;混合料设计;路用性能【作者】于明明;李豪;丁武洋;刘晨东;刘爱华【作者单位】苏交科集团股份有限公司南京211112;新型道路材料国家工程实验室南京211112;苏交科集团股份有限公司南京211112;新型道路材料国家工程实验室南京211112;苏交科集团股份有限公司南京211112;新型道路材料国家工程实验室南京211112;苏交科集团股份有限公司南京211112;新型道路材料国家工程实验室南京211112;苏交科集团股份有限公司南京211112;新型道路材料国家工程实验室南京211112【正文语种】中文【中图分类】U416.2随着我国城镇化进程的不断加快,城市垫面过度硬化,水资源和水环境的问题越来越严峻,尤其2016年夏天,随着季风的到来,北京、上海、深圳、武汉、杭州和南昌等多个城市出现强降雨,造成部分城市洪涝灾害,给社会经济的持续发展、人民的生命财产安全带来严重影响。
“海绵城市”作为新一代城市雨洪管理概念,近年来颇受推崇和关注。
环氧沥青及SMA混合料性能比较简析摘要:桥面铺装是一个集桥梁结构、铺装结构、铺装材料及防水粘结材料的综合性课题。
近年来我国对桥面铺装技术进行了大量的研究,尤其是环氧沥青及SMA混合料在桥面铺装中的应用,取得了一些成功经验。
文章对环氧沥青及SMA 混合料性能进行了对比分析。
为今后桥面铺装的实施与推广提供参考依据。
关键词:桥面铺装技术;环氧沥青;SMA混合料1技术简介(1)环氧铺装技术环氧沥青混凝土具有优良的高温性能、低温性能、水稳性能、疲劳性能等特点,最早是应用在机场跑道上作罩面,用以提高跑道的抗冲击性和耐久性。
环氧沥青材料性能优势较明显,但由于其施工难度大、造价高的特点,在国内主要应用与规模较大的桥面铺装体系。
环氧沥青通常采用双层铺筑方案,铺装下层厚度为2.5cm,铺装上层厚度为2.5/3.0cm,铺装总厚度5.0/5.5cm,其典型铺装结构见下图。
(2)SMA13铺装技术SMA相对于传统的AC混合料具有较好的高温、低温、疲劳等性能特点,目前已广泛应用于高等级公路表面层,以及桥面铺装体系。
SMA混合料铺装在我国水泥混凝土桥面上应用较为成熟,工程应用效果较好,但疲劳、破损等病害也普遍存在。
SMA通常采用8cm双层铺筑方案,上面层采用细粒式级配SMA10/SMA13,厚度控制在3cm左右。
下面层采用中粒式级配SMA13/SMA16,厚度控制在5cm左右,国内部分典型工程案例见下表。
环氧混合料及SMA10/13高温性能均能满足规范设计要求(≥3000)。
环氧沥青属于热固性材料,区别于SMA混合料在高温条件下会发生软化,因此在高温性能方面具有绝对优势。
(2)低温性能采用低温小梁极限弯拉应变指标评价沥青混合料的低温性能,环氧混合料、SMA10/13的低温性能指标结果见下图。
环氧混合料及SMA10/13水稳性能均能满足规范设计要求(≥0.8),环氧沥青混合料在水稳性能方面表现相对较好,但与SMA混合料的水稳性能差距不大。
环氧沥青的发展及其运用摘要:环氧沥青是一种新型改性沥青,它的热固性赋予沥青以优良的物理、力学性能。
用环氧沥青拌制的沥青混合料,具有强度高、韧性好、优良的抗疲劳性能、温度稳定性、耐腐蚀性能。
本文主要讲述环氧沥青的发展历史、制备工艺、基本性能,以及环氧沥青混合料在路面铺装的使用状况。
关键词:环氧沥青;耐疲劳性;耐久性能;沥青混合料The development and application of apoxy asphalt ABSTRACT :Epoxy resin asphalt is a new of modified asphalt. Thermosetting gives asphalt good physical and mechanical property. epoxy resin asphalt mixture have high strength, toughness, good fatigue resistance, temperature stability, corrosion resistance.This paper mainly tell that the development of epoxy resin asphalt and the method of preparation, basic properties, and the application in pavement.Key words: epoxy resin asphalt; fatigue property;durability; asphalt mixture1前言1.1 道路沥青发展概述随着我国改革开放和国民经济的迅速发展,需要大规模的修建高等级公路。
沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。
这种路面与砂石路面相比,其强度和稳定性都大大提高,与水泥混凝土路面相比,沥青路面表面平整无接缝,行车振动小,噪音低,开放交通快,养护简便,适宜于路面分期修建,是我国路面的重要结构形式[1,2]。
TLA、TLA改性沥青、SBS改性沥青、重交沥青技术性能比较TLA非常坚硬(针入度1-4,软化点93-99℃),结构稳定(最高至500℃)。
从而使湖沥青有独特的特点和使用性能。
科研工作者们曾尝试通过在石油中混入极细小的填充物,以制作“合成湖沥青”,但最终失败了。
TLA的物理性能精制湖沥青精制湖沥青中的地沥青的性质被英国征服。
1962年独立,并成为英联邦成员国。
特立尼达湖沥青是世界上最大的可作为商业用途的天然沥青矿。
据说该矿最早是在1595年三月由沃尔特•罗利爵士(SirWalterRaleigh)发现的。
1617年他再次考察该湖时,在日记中首次记录了对该湖的描述。
他不叫其为“湖”而称其为“平原”。
他加以解释说。
整个地区遍地都是沥青,四处横溢,流向大海。
TLA沥青湖深90米,周长36公顷(360,000平方米)。
贮量约有1千万至1千5百万吨。
湖中心不断喷出天然气和沥青浆,湖中的沥青呈半固体、乳化状,但湖的表面又很硬,该湖的成因至今未完全揭露,比较科学的推测是:该沥青湖底部为一火山口,常年保持一定的高温,火山口附近蕴藏着丰富的石油资源,在以几千万年计的长时间内,在地壳压力与温度的作用下形成的。
由于该沥青是在低温下完全充分氧化而形成的,且作用时间长、分子量大、聚合度高、不含油及蜡成分,因而它具有软化点高、热稳定性好、抗氧化能力强、耐油、耐酸碱性能等及其宝贵的特性。
该湖被认定为世界奇观之一。
人们最初尝试使用特立尼达湖沥青时只是在海岸边或海岸附近捞出大量沥青。
罗利本人就是使用过这种沥青修补其船只的裂缝,他发现修补的效果极佳。
人们反复尝试利用这种沥青的独一无二的特点,亦曾尝试应用于其它方面的用途。
然而,直到1888年由美英商人成立千里达沥青公司(TrinidadAsphaltCompany),这种简单的利用才真正发展到商业性的水平,从那时起,这种沥青成为修筑路面的首选材料,使用量急剧上升。
1870年德士美公司(E.J.DeSmedt)使用特立尼达湖沥青在美国新泽西州的纽华市铺设了第一条沥青道路。
聚酰胺类X 熟石灰X 有机金属化合物X工艺改性吹氧处治蒸馏丙烷脱处治纤维类聚丙烯类X X X聚酯类X X玻璃纤维钢纤维X X X 纤维加强筋X X X 天然纤维:木质素纤维X矿物纤维X抗氧化剂氨基甲酸酯类:铅X X锌X X 碳黑X X 钙盐X 熟石灰X X 苯X 胺类X X 注:标注“X”表示Bahia教授调查中改性剂起的主要作用注:标注“X”表示Bahia教授调查中改性剂起的主要作用而按照我国现行《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ036)的定义,改性沥青是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料”。
我国目前习惯于按图1的方法进行分类。
而通常所讲的改性沥青也是目前普遍使用的,就是狭义上说的聚合物改性沥青,本文将主要分析比较这类改性沥青中常用类型使用性能品质。
图1 我国常用道路改性沥青及改性沥青混合料2. 常用聚合物改性沥青使用性能多年来,人们提出了许多评价改性沥青的试验方法,但大多数主要是将美国材料与试验学会(American Society for Testing and Materials,简称ASTM)或德国工业标准(Deutsche Industric Normen,简称DIN)中所规定的用于非改性沥青的标准和/或其它一些相关标准中的试验条件进行适当修改,并以此为依据对改性沥青进行分析测试。
这些常规的试验方法并不能对改性沥青的实际1.SBS改性沥青的作用机理。
SBS中的聚丁二烯(B)形成连续相,即所谓的软段;聚苯乙烯(S)形成物理交联区,即硬段,这种特殊的结构特点使其在高温下不易软化,在低温下又不会发脆,这一点正好可为路面改性沥青所用。
目前普遍认为在SBS剂量较低时,SBS在沥青中分散后,彼此间尚没形成连续相,此时改性沥青体系内将发生SBS对沥青的吸附作用和SBS自身的溶胀(体积可增大6倍),使得二者达到一种溶胀平衡,使基质沥青性质发生改变,尤其是小分子组分减少,沥青温感性下降,高温稳定性提高。
环氧树脂改性沥青的研究摘要:本文搜集大量资料,系统介绍了环氧沥青的研究现状,制备和性能分析,阐述了环氧树脂与基质沥青以及其他助剂的共混机理,指出了当前国内环氧沥青的研究出现的问题,提出了环氧沥青的发展建议和方向。
关键词:道路工程,环氧沥青,制备,性能0引言热固性环氧沥青材料是将环氧树脂加入沥青中,使沥青和环氧树脂经过物理共混,形成以沥青为分散相,环氧树脂为连续相的稳定体系,再经与固化剂发生交联反应,形成不可逆的固化物,其固化反应使共混物从热塑性转变为热固性,因此热固性环氧沥青材料具有比普通沥青优异得多的物理性能。
以环氧沥青作为胶结料拌制的环氧沥青混凝土材料具有强度高、刚度大、耐疲劳、抗腐蚀等优良特性。
这种材料铺设的路面具有优良的抗疲劳、抗车辙、防腐蚀和防滑性能。
环氧沥青作为一种正交异性桥面板铺装材料,已有逾39年成功应用的历史。
自1967年以来,已有逾12万t被铺设于超过25个桥面上,铺装总面积突破900万m2。
环氧沥青出色的抗疲劳性能,使之能够在正交异性钢桥面板上完好无损,即使是经过数百万次车轮荷载挠曲变形也不开裂。
1环氧沥青混合料应用研究现状国外上世纪60年代就开始研究环氧树脂改性石油沥青。
1967年环氧树脂沥青混合料首次成功应用于美国San Mateo.Hayward大桥正交异性刚桥面的铺装层。
随后广泛应用于受力状况异常复杂的正交异性刚桥面铺装。
目前环氧沥青混合料铺装在美国、加拿大、荷兰和澳大利亚等国得到广泛地应用,其中美国应用最为广泛,如美国加州的San Diego Corondo桥、路易斯安娜州的Lu Ling桥等。
直到20世纪90年代,日本对环氧沥青的认识进入到较为成熟的阶段,环氧沥青在日本的应用日渐深入。
日本1983年所制定的《日本本州四国连络桥桥面铺装标准》,就对环氧沥青的铺装技术从设计到施工各个环节制定了条文。
我国的一些科研机构在20世纪90年代就开始对环氧沥青的配制方法和机理进行研究,1997年同济大学的吕伟民,郭忠印开始对环氧沥青研究,研究相对比较深入的有东南大学和武汉理工大学,而且东南大学的研究成果已经在南京长江二桥和苏通大桥实际桥面铺装中应用,取得了比较好的效果。
作为道路施工领域中的高端市场,钢桥面铺装一直是行业受关注最多、资金投入量最大、技术门槛最高的细分市场。
浇注式沥青混凝土和环氧沥青混凝土,两种源自于国外的道路技术,是目前中国钢桥面铺装市场主力中的两强,双方的比拼可谓各有胜负出身PK“细腻”德国德国于1917年开始研发浇注式沥青混凝土,并将其大量应用于建筑物和铺面工程中。
后来,经过德国科技人员的不断升级改造后,浇注式沥青混凝土技术具备了德国人一样“细致、细腻”的特点:在技术特性上基本考虑了所有的录用性能;在施工控制上简单易行;在生产质量上可靠性极高。
“硬汉”美国与浇注式沥青相比,环氧沥青高强度、大刚性,让它具有“超强抵抗力、不怕脏”的“硬汉”形象,最初主要用于机场道面以抵抗飞机燃油和喷气的侵害。
之后开始应用于重载交通及钢桥面铺装,于1967年首次用于美国SanMateo Hayward大桥。
刚性桥面与刚性沥青混凝土铺装层形成“以刚克刚”的使用效果,使环氧沥青的“硬汉”形象被发挥的淋漓尽致。
技术PK险在“车辙”浇注式沥青属于悬浮式密实性沥青混凝土,其最大的特点就是沥青含量高,因此它在防水、抗低温开裂与抗疲劳开裂性能上具有环氧沥青无法比拟的优势。
然而,正是由于沥青含量高,导致其高温稳定性较差,若采用德国式的双层浇注式沥青混凝土工艺,在高温下容易产生较深的车辙。
弱在“防水”环氧沥青在防水性能上也存在着劣势,但造成这一问题的并不是作为胶黏剂的环氧沥青,而是铺装结构设计上的问题。
然而,日本的环氧沥青由于在施工工艺、质量控制以及交通环境等方面的良好表现,其路用性能获得了不差于浇注式沥青的效果。
价格PK国产化由于浇注式沥青中使用的沥青可以在国内购买,并且该种技术的国产化率已达到80%以上,因此在材料价格方面略胜一筹。
但施工中的摊铺机需要进口,直接造成了此种技术较高的工程造价。
令人欣慰的是,国内已有部分企业开始对浇注式沥青运输设备进行国产化,笔者相信随着浇注式在国内的普及,国产浇注式沥青摊铺机的出现将指日可待。
环氧沥青混合料性能试验研究黄冰释1严克林2汪林3(1、湖北鄂东长江公路大桥有限公司,湖北黄石435002;2、湖北公安县公路局,湖北荆州434300;3、重庆鹏方路面工程技术研究院有限公司,重庆400054)摘要:对美国进口和国产环氧沥青进行了环氧沥青混合料性能研究。
结果表明,美国进口还是国产环氧沥青混合料具有优良的高低温性能和水稳定性,各项指标均能满足要求。
从环氧沥青混合料各项性能综合来看,美国进口环氧沥青混合料的性能要略优于国产环氧沥青混合料。
关键词:钢桥面;环氧沥青;混合料环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中,经与固化剂发生固化反应,形成不可逆的固化物,其固化反应使沥青从热塑性转变为热固性,因此环氧沥青具有比普通沥青优异得多的物理、力学性能,如高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能。
环氧沥青混凝土作为高性能材料,在国外工程中得到了较为广泛的应用,英国的壳牌石油公司、日本的Watanabegumi公司、美国的ChemCo Systems公司也都已生产专利的环氧沥青商品出售。
我国从南京长江第二大桥开始,引入了环氧沥青这种桥面铺装材料,初期都是采用美国技术,选用美国进口环氧沥青应用于国内钢桥面铺装中。
随着研究的不断深入,由东南大学开发了国产环氧沥青品牌,并已应用于实体工程。
本文采用美国进口和国产环氧沥青进行了环氧沥青混合料性能试验研究。
1. 环氧沥青混合料配合比设计1.1 环氧沥青混合料主要技术指标要求环氧沥青混合料的配合比设计依旧采用传统的马歇尔设计方法确定。
选用混合料的空隙率、马歇尔稳定度、残留稳定度、低温弯曲极限应变等作为环氧沥青混合料的设计参数,如表3.12所示。
表3.12 钢桥面环氧沥青混合料固化后主要设计指标1.2 混合料级配设计根据环氧沥青混凝土在我国钢桥面铺装中应用的经验,环氧沥青混合料矿料级配范围见表1,并尽可能靠近中值,试验研究选用级配中值作为设计级配,级配曲线见图1。
分类号:U41410710-2015231007专业硕士学位论文环氧沥青微观结构与性能研究张一函导师姓名职称丛培良教授申请学位类别硕士学科专业名称材料工程论文提交日期2018年5月2日论文答辩日期 2018年6月9日学位授予单位长安大学Study on microstructure and properties for epoxy asphaltA Thesis Submitted for the Degree of MasterCandidate:Zhang YihanSupervisor:Prof.Cong PeiliangChang’an University, Xi’an, China摘要钢桥面的铺装一直是国内外广泛关注的工程问题。
环氧沥青材料具有优良的高温稳定性,高强度和抗疲劳性能,是一种良好的钢桥面铺装材料。
但是,国内大部分环氧沥青在拌和过程中存在粘度增长过快,时间控制要求严格,这严重影响环氧沥青的桥面摊铺,而且经过固化后大部分环氧沥青的韧性较差。
因此,开发研制环氧沥青具有重要的实用价值。
本文通过对自制环氧沥青(记为HA环氧沥青)以及两种对照组(日本环氧沥青和国产环氧沥青,分别记为TAF环氧沥青和5210环氧沥青)固化过程中红外,粘度,宏观力学和微观结构等的变化进行了研究;采用环氧基转化率与时间的关系来描述三种环氧沥青固化反应的进程,并通过官能团的变化分析固化过程中的化学反应;建立了HA 环氧沥青在固化过程中,时间、温度和转化率之间的数学关系;分析了三种环氧沥青固化过程中粘度随时间的变化以及温度对粘度变化的影响,这对实际施工有着尤为重要的指导实用价值;并研究了固化过程中三种环氧沥青拉伸强度和断裂伸长率随温度、时间的变化;评价了三种环氧沥青不同试验温度下的低温蠕变性以及温度敏感性;分析了三种环氧沥青不同固化时期微观形貌的变化,从而全面系统的理解和评价三种环氧沥青的微观和宏观性能。
研究结果表明:HA和TAF环氧沥青的固化反应为一级反应,而5210环氧沥青的固化反应为四级反应;HA和TAF环氧沥青高温反应速率较慢,5210环氧沥青的反应速率较快;HA和TAF环氧沥青粘度的增长随着时间增长变化缓慢,5210环氧沥青的粘度随时间的增长很快;这说明HA环氧沥青和TAF环氧沥青利于施工的拌和和压实,而5210环氧沥青要严格控制时间以免粘度过大;模拟出5210环氧沥青的粘度,时间和温度的数学关系,以便能够相对的把控拌和时间;在高温拌和过程中HA环氧沥青的温度敏感性低于TAF环氧沥青的温度敏感性;HA和TAF环氧沥青的拉伸强度均优于5210环氧沥青的拉伸强度,HA和TAF环氧沥青的固化主要集中在长期固化期间,而5210环氧沥青在经过4h的高温短期固化后拉伸强度基本形成,长期固化较慢;随着固化时间的增加,三种环氧沥青的劲度模量变大,蠕变速率减小,低温抗裂性降低。
环氧沥青与普通沥青混凝土的区别何在?环氧沥青在低温环境下不会变脆,高温环境下不会融化。
由环氧沥青摊铺的路面不易渗透,稳定性更高,抗裂防滑性能更强。
环氧沥青性能如何?环氧沥青在高低温环境下的抗疲劳功能极强,即使经过数百万次的车轮荷载也不会开裂。
即使在投入使用近四十年之后,环氧沥青的防滑功能还能够保持非常良好。
环氧沥青具有卓越的稳定性, 在各种气候条件下均有长期的优质表现。
环氧沥青混凝土用作正交异性钢桥面板铺装材料的优越性在哪里?环氧沥青出色的抗疲劳性能,使之能够在正交异性钢桥面板上完好无损。
与相对柔性的铺装不同,环氧沥青的复合作用能够减少钢材的变形和应力,从而延长钢桥面板和桥架的疲劳寿命。
当地的沥青是否可以用于环氧沥青当中?环氧沥青使用一种从美国油田中提炼的特殊物质。
从这种原油中提炼的沥青具有一种特性,可以使它和环氧油脂和凝结剂有效的结合在一起,能够延长工作寿命,缩短凝固时间,增强系统的灵活性。
而其他的沥青则无法达到这样的效果。
混合环氧沥青所需要的时间和温度:在混合之前,环氧油脂需要保持在80-85摄氏度,而沥青凝结剂则需要保持在150-155摄氏度。
整体温度需要控制在123-124摄氏度。
新混合的沥青需要保持在110-121摄氏度。
是否需要特殊的混合方法及设备?化学系统公司提供计量混合机和阀门装配器来按比例混合环氧沥青的两种反应原料并将其喷入搅拌器中。
辅助性的喷射装置接入搅拌器中来代替常规的液体沥青输入系统。
这样可以使工厂在不生产环氧沥青的时候还可以生产常规的沥青混凝土。
环氧沥青的石子应该具有什么样的特性?94%的环氧沥青成分是石子,因此,石子需要非常耐用抗磨损。
具有表面比例超过1到3的长形的石子不应超过总重量的5%。
25毫米厚的路面通常具有:滤网尺寸通透率英寸毫米3/4 19.0 1001/2 12.5 95-1003/8 9.5 80-95No. 4 4.75 58-75No. 30 .0006 20-35No. 200 .000075 7-14铺面黏性的丧失是路面破损的主要原因。