近十幾年來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的進(jìn)步，業(yè)已成為世界橋梁大國(guó)。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(duì)橋面的鋪裝材料的使用提出了更高更嚴(yán)格的要求。我國(guó)已經(jīng)新建多座大跨徑鋼橋，鋼橋面總鋪裝面積超過(guò)1000萬(wàn)平方米。隨著橋梁工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對(duì)橋面的鋪裝材料性能的要求也越來(lái)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(duì)材料的使用提出了更高更嚴(yán)格的要求。
石油瀝青是路面鋪裝建設(shè)與養(yǎng)護(hù)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(shí)易軟化，低溫時(shí)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(lái)進(jìn)行改性。環(huán)氧瀝青作為一種新型高性能的復(fù)合材料，在力學(xué)性能上，它可以同時(shí)具有普通基質(zhì)瀝青的高彈性和行車(chē)舒適性，以及環(huán)氧樹(shù)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
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環(huán)氧瀝青既不是環(huán)氧樹(shù)脂，也不是瀝青，而是一種通過(guò)精確組分和設(shè)計(jì)，經(jīng)化學(xué)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(shù)脂和瀝青兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，是一種具有高強(qiáng)度、高粘接力、高柔韌性的新型路面防水、鋪裝的復(fù)合材料。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一種由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑與基質(zhì)瀝青經(jīng)復(fù)雜的化學(xué)改性所得到的的混合物。
02
因而以環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂與固化劑發(fā)生固化反應(yīng)，就會(huì)形成一種不可逆的兩相三維熱固性復(fù)合物，這種兩相熱固性復(fù)合物是以交聯(lián)的環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂形成的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，這樣在高溫時(shí)瀝青無(wú)法流動(dòng)，低溫時(shí)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。
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由于在環(huán)氧瀝青體系的微觀(guān)結(jié)構(gòu)中，連續(xù)相為熱固性的環(huán)氧樹(shù)脂，分散相為熱塑性的基質(zhì)瀝青，因此在熱力學(xué)上，環(huán)氧樹(shù)脂可以看作是一種熱固性材料。在作為橋面鋪裝材料時(shí)，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(lái)取得了一定的發(fā)展。2001年，在黃衛(wèi)教授的主導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)環(huán)氧瀝青材料成功應(yīng)用在南京長(zhǎng)江二橋上，這是環(huán)氧瀝青在我國(guó)的首次應(yīng)用。經(jīng)過(guò)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(zhǎng)江第二大橋（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“南京二橋”）是我國(guó)首次采用環(huán)氧瀝青混凝土進(jìn)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(chē)運(yùn)營(yíng)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(yàn)，服役性能依舊良好，是國(guó)內(nèi)大跨徑鋪裝工程中的標(biāo)桿。
在中國(guó)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(guó)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(guó)工程區(qū)鋼橋面鋪裝材料應(yīng)用量的80%以上。東南大學(xué)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(guó)制造的環(huán)氧瀝青應(yīng)用于工程中。目前國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青已打破了國(guó)外環(huán)氧瀝青在國(guó)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(guò)數(shù)百萬(wàn)次車(chē)輪荷載撓曲變形也不開(kāi)裂，可最大限度地延長(zhǎng)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(huì)像其他瀝青類(lèi)材料在夏季高溫期間出現(xiàn)“冒油”現(xiàn)象。當(dāng)骨料表面接觸交通的結(jié)合料磨失后，車(chē)輪只會(huì)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(qiáng)的滲透性，可以迅速沿瀝青混凝土面層微小空隙或裂縫進(jìn)入路面內(nèi)部，在固化反應(yīng)后形成極高的結(jié)合強(qiáng)度，并且，可以修復(fù)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(xué)反應(yīng)形成極高的層間結(jié)合強(qiáng)度，使路面通過(guò)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(qiáng)的粘結(jié)性能
環(huán)氧瀝青與瀝青混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度大大超過(guò)粘結(jié)對(duì)象本身的強(qiáng)度，拉拔強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度都比其他常見(jiàn)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(zhǎng)等特點(diǎn)，對(duì)中國(guó)大跨徑橋面鋪裝有重要意義，因此成為了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
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