近十幾年來，我國橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的進步，業(yè)已成為世界橋梁大國。與普通混凝土橋面相比，鋼橋面自身的結(jié)構(gòu)與惡劣的使用環(huán)境對橋面的鋪裝材料的使用提出了更高更嚴格的要求。我國已經(jīng)新建多座大跨徑鋼橋，鋼橋面總鋪裝面積超過1000萬平方米。隨著橋梁工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對橋面的鋪裝材料性能的要求也越來越高。與普通混凝土橋面相比，鋼橋面自身的結(jié)構(gòu)與惡劣的使用環(huán)境對材料的使用提出了更高更嚴格的要求。
石油瀝青是路面鋪裝建設(shè)與養(yǎng)護不可或缺的材料，其性能直接決定了瀝青路面的工程質(zhì)量和路面的結(jié)構(gòu)形式。由于石油瀝青在高溫時易軟化，低溫時又易脆裂。因此為了提高瀝青的使用性能，通常是采用添加聚合物的辦法來進行改性。環(huán)氧瀝青作為一種新型高性能的復合材料，在力學性能上，它可以同時具有普通基質(zhì)瀝青的高彈性和行車舒適性，以及環(huán)氧樹脂與鋼橋面基材之間特有的高粘結(jié)力和氣候耐久性。
什么是環(huán)氧瀝青
01
環(huán)氧瀝青既不是環(huán)氧樹脂，也不是瀝青，而是一種通過精確組分和設(shè)計，經(jīng)化學反應(yīng)形成的多組分互穿網(wǎng)絡(luò)三維立體結(jié)構(gòu)熱固性材料，兼具環(huán)氧樹脂和瀝青兩種材料的優(yōu)點，是一種具有高強度、高粘接力、高柔韌性的新型路面防水、鋪裝的復合材料。簡單來說，就是一種由環(huán)氧樹脂、固化劑與基質(zhì)瀝青經(jīng)復雜的化學改性所得到的的混合物。
02
因而以環(huán)氧樹脂作為瀝青的改性劑而得到的環(huán)氧瀝青也具一定的有熱固性，瀝青被束縛在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，從而在根本上改變?yōu)r青所固有的熱塑性行為。一旦瀝青中的環(huán)氧樹脂與固化劑發(fā)生固化反應(yīng)，就會形成一種不可逆的兩相三維熱固性復合物，這種兩相熱固性復合物是以交聯(lián)的環(huán)氧樹脂作為連續(xù)相，瀝青作為分散相。瀝青被牢牢地束縛在環(huán)氧樹脂形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，這樣在高溫時瀝青無法流動，低溫時瀝青的抗裂性也得到提高，因此從根本上改變?yōu)r青的熱塑性行為，賦予其優(yōu)良的性能。
03
由于在環(huán)氧瀝青體系的微觀結(jié)構(gòu)中，連續(xù)相為熱固性的環(huán)氧樹脂，分散相為熱塑性的基質(zhì)瀝青，因此在熱力學上，環(huán)氧樹脂可以看作是一種熱固性材料。在作為橋面鋪裝材料時，與普通的基質(zhì)瀝青相比，它具有更高的耐高溫性能。環(huán)氧瀝青作為一種新型橋面鋪裝材料，近年來取得了一定的發(fā)展。2001年，在黃衛(wèi)教授的主導下，國內(nèi)環(huán)氧瀝青材料成功應(yīng)用在南京長江二橋上，這是環(huán)氧瀝青在我國的首次應(yīng)用。經(jīng)過十幾年的使用，該橋面上鋪的環(huán)氧瀝青仍然表現(xiàn)出極為優(yōu)良的使用效果。
環(huán)氧瀝青應(yīng)用案例
南京長江第二大橋（以下簡稱“南京二橋”）是我國首次采用環(huán)氧瀝青混凝土進行大跨徑鋼橋面鋪裝的橋梁工程，雙層5.0cm的鋪裝結(jié)構(gòu)形式與厚度也屬全球首創(chuàng)。自2001年3月通車運營至今，南京二橋環(huán)氧鋪裝歷經(jīng)了近20年的大交通量與極端高、低溫氣候環(huán)境的考驗，服役性能依舊良好，是國內(nèi)大跨徑鋪裝工程中的標桿。
在中國區(qū)鋼橋面的鋪裝材料中，應(yīng)用得最為廣泛的環(huán)氧瀝青材料主要是美國ChemCo Systems公司和日本TAF公司的環(huán)氧瀝青，且主要以前者的產(chǎn)品為主，其基本上占據(jù)了中國工程區(qū)鋼橋面鋪裝材料應(yīng)用量的80%以上。東南大學陳志明教授與黃衛(wèi)教授課題組，他們制備了一種新的高性能環(huán)氧瀝青材料，并將制成的材料應(yīng)用于武漢天興洲大橋和上海黃浦大橋等工程中，這是第一次將中國制造的環(huán)氧瀝青應(yīng)用于工程中。目前國產(chǎn)環(huán)氧瀝青已打破了國外環(huán)氧瀝青在國內(nèi)的壟斷地位，并在一些大型交通工程上得到了應(yīng)用。
環(huán)氧瀝青的優(yōu)越性
抗疲勞性能
環(huán)氧瀝青出色的抗疲勞性能，即使是經(jīng)過數(shù)百萬次車輪荷載撓曲變形也不開裂，可最大限度地延長路面的壽命。
抗滑性能
環(huán)氧瀝青封層含有高品質(zhì)的抗磨光骨料，能夠自始至終提供優(yōu)越的抗滑性能。環(huán)氧瀝青結(jié)合料不會像其他瀝青類材料在夏季高溫期間出現(xiàn)“冒油”現(xiàn)象。當骨料表面接觸交通的結(jié)合料磨失后，車輪只會與骨料相接觸。
特殊的滲透密閉性能
環(huán)氧瀝青A、B兩組分在高溫下混合灑布后初始粘度低，具有很強的滲透性，可以迅速沿瀝青混凝土面層微小空隙或裂縫進入路面內(nèi)部，在固化反應(yīng)后形成極高的結(jié)合強度，并且，可以修復瀝青混凝土的微缺陷，堵塞滲水，大幅度提高防水防滲效果。
優(yōu)異的抗施工損傷性能
環(huán)氧瀝青可以充分包裹撒布碎石、填充面層層間空隙，并迅速發(fā)生化學反應(yīng)形成極高的層間結(jié)合強度，使路面通過環(huán)氧瀝青牢固粘結(jié)，故具有優(yōu)異的抗施工損傷性能。
超強的粘結(jié)性能
環(huán)氧瀝青與瀝青混凝土的粘結(jié)強度大大超過粘結(jié)對象本身的強度，拉拔強度和剪切強度都比其他常見封層材料高。
高溫穩(wěn)定性
由于環(huán)氧瀝青具有高溫穩(wěn)定性好、使用壽命長等特點，對中國大跨徑橋面鋪裝有重要意義，因此成為了近年來國內(nèi)外研究的熱點。
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