环氧沥青彻底改变了沥青高温条件下易软化、低温条件下硬而脆的性质,得到的环氧沥青材料性能优良,作为大跨径桥梁桥面材料得到大范围使用。然而在工程实践中存在各种问题(1)材料性能。脆性高、韧性差,且环氧树脂与沥青之间由于密度、极性差异而分散均匀性差。(2)粘度调整。为保证环氧沥青混合料的流平性以及充足的可施工时间,摊铺粘度需要控制在1000 mPa·s以内,混料初期时粘度到增加至该值的时间要求超过60分钟。高温拌和型环氧沥青拌合温度在160 oC以上甚至高达180 oC。温度是环氧树脂反应的促进因素,高温时环氧沥青粘度快速升高,可施工操作的时间太短而难以得到工程应用。本文采用几种固化剂复配的方式,来解决高温拌和型环氧沥青所遇到的以上两个问题。
主要研究内容如下:(1)分析了工业化生产的高温拌和型环氧沥青用环氧树脂的(某品牌环氧树脂体系)主要成分。(2)选用多种脂肪胺(十二胺、十四胺、十六胺、十八胺、油胺)作为增韧剂制备环氧树脂改性沥青,讨论脂肪胺碳链长度对环氧沥青材料韧性和均匀分散性的影响。(3)聚醚胺作为高温固化剂,脂肪胺作为增韧剂,在180 oC拌和时,确定环氧树脂、聚醚胺和脂肪胺最佳配比;进行固化过程分析,探究高温反应时间(1小时、2小时、3小时)对环氧树脂改性沥青材料性能的影响。
实验结果如下:(1)自购的某品牌环氧树脂体系主剂主要成分为双酚A型环氧树脂,环氧值为0.45~0.54,还含有单环氧类物质;固化剂主要含有脂肪族伯胺,其中占比最大的是十八烷基烯胺(油胺),除此之外还可能含有聚酰胺类。(2)添加的脂肪伯胺分子链越长,环氧树脂的韧性增加,添加到沥青中的均匀分散程度增加。在脂肪胺碳链长度相同时,主链中双键的存在进一步改善环氧树脂改性沥青的韧性和均匀分散性。(3)环氧树脂、聚醚胺和脂肪胺的最优比例为56:6.6:33,与沥青1:1混合后粘度达到1000 mPa·s的时间超过180分钟,符合工程实践需求。当180 oC放置两小时以后移入60 oC中放置4天,得到的最终产物断裂伸长率和拉伸强度各是298 %、2.62 MPa,随高温反应时间延长,环氧树脂在沥青中沉降离析程度、沥青的粒径增大,在规定的铺装厚度内,材料的力学均一性较好。环氧树脂改性沥青的玻璃化转变温度降低,耐热性变化不大。