关于国内外环氧沥青的应用现状

摘要：介绍环氧沥青的优点，概述环氧沥青在国内外的应用现状和发展趋势，对日本和美国的环氧沥青进行详细的分析，同时与国内的环氧沥青进行对比，指出国内环氧沥青的不足，为国内环氧沥青的发展提出合理化的建议。

关键词：环氧沥青 沥青混合料 研究现状

中图分类号：TE08 文献标识码： A

随着我国经济的发展，公路桥梁的数量日益增加，在道路里程中所占的比例也越来越高，其在我国国民经济生活起到重要的作用，但是随着我国交通量和车辆轴载逐渐增加，气候条件的恶化，桥面铺装出现严重的早起破坏，例如开裂、车辙、推移、拥抱等病害，反复修补多次，但是效果不佳，往往维修的费用远远高于初始修建的费用。

环氧沥青是一种高性能热固性的不可逆的环氧树脂改性沥青复合材料，以环氧树脂和固化剂作为沥青的改性剂。在反应过程中，基质沥青发生相的转换，反应初期，基质沥青为连续相，环氧树脂为分散相，随着反应的进行变为熔融状态，最后基质沥青变为分散相，环氧树脂变为连续相，沥青颗粒镶嵌在环氧树脂形成的三维网状立体结构中，以至于基质沥青在高温时无法流动，低温时基质沥青的抗裂性能得到提高，从根本上改变了传统沥青的热塑性。环氧沥青具有强度高、抗变形能力强、良好的温度稳定性、防水效果好、抗疲劳性强等优点。

我国最早在南京长江二桥采用环氧沥青进行铺装，至今没有出现严重的损坏现象，优良的性能得到广泛的认可。由于环氧沥青具有其他任何铺装材料无可比拟的优点，得到了广泛的应用，

1 环氧沥青的研究现状

1.1 国外环氧沥青的研究现状

在20世纪50年代，环氧沥青是由壳牌石油公司研究的一种沥青混合料路面用于抵抗飞机燃油和高温气流对路面的破坏，由于性能优越，随后在多处实体工程中的到应用，1967年环氧沥青混合料首次成功应用于美国的SAN MATEO HAYWARD大桥正交异形钢桥面的铺装层，随后在复杂的正交异形钢桥面铺装层得到广泛的应用。迄今为止，壳牌环氧沥青用于桥面铺装层的数量已经达到了100000吨，共计6500000平方英尺

（1）。

目前环氧沥青混合料在美国、荷兰、加拿大和澳大利亚等过得到广泛的应用，但是在美国的应用最为广泛。在20世纪90年代，日本对环氧沥青的认识进入了成熟的阶段，并且逐渐得到大规模的应用。

目前我国引进的环氧沥青主要来自美国的ChemCo Systems公司和日本大有株式社会，由于不同厂家生产的环氧沥青采用的原料和生产工艺不同，导致施工工艺和技术指标的差异。

1.1.1美国环氧沥青

美国ChemCo Systems环氧沥青是由主要由两部分构成：组分A是环氧树脂；组分B是由石油沥青和固化剂及其它助剂组成的均质混合物。环氧沥青按照用途可分为两种：分别为粘结层材料和制备混合料。在美国Chemco Systems公司生产的用作结合料的环氧沥青中，组分A是由二酚基丙烷和环氧氯丙烷（表氯醇）在碱性催化剂作用下缩聚得到的液态双酚A型环氧树脂。并且，组分A中不含稀释剂、软化剂或增塑剂，也不含无机填料、色素和其它污染物或不溶物质。其技术指标与试验方法如表1-1

表1-1 美国ChemCo systems环氧沥青组分A技术指标

*注：含l mol环氧基的环氧树脂质量

表1-3 美国ChemCo systems环氧沥青固化后技术要求

日本大有建设株式会社生产的环氧沥青主要由三部分组成，分别是基质沥青、环氧树脂（主挤）和固化剂（硬化剂）。其制备过程的质量控制指标如表1-4所示。

表1-4 日本环氧沥青制备过程的质量控制指标

表1-5 日本环氧沥青中主剂技术指标要求

表1-6 日本环氧沥青硬化剂技术指标要求

日本环氧沥青的生产过程按照以下步骤进行：先将基质沥青加热至150℃；环氧树脂和固化剂加热到60℃，搅拌均匀备用；然后将二者混合搅拌4min制备环氧沥青。养护过程为：在150℃烘箱中放置3个小时，在60℃烘箱中养护4天，再在常温下放置1天后进行性能检测。固化后的环氧沥青技术指标如表1-7所示。

表l-7 日本环氧沥青固化后技术指标要求

虽然我国环氧沥青桥面铺装起步较晚，但是随着基础设施的大量建设，也积累了丰富的经验，发展了符合我国气候的环氧沥青铺装。从南京长江第二大桥开始，我国引入了环氧沥青这种桥面铺装材料，并由此展开了我国桥面铺装史上新的一页。随后，环氧沥青混凝土桥面铺装又相继用于润扬长江大桥试验桥、江阴长江大桥试验段、浙江舟山桃夭门大桥以及润扬长江大桥、江阴长江大桥桥面修复、南京长江三桥等国家重点工程。从环氧沥青桥面使用状况以及其他各桥的施工质量检测指标来看，环氧沥青混凝土桥面铺装效果从总体上较为令人满意，此项技术在我国也日渐成熟。

目前，随着国产的环氧沥青2007年首次铺筑了天津国泰钢桥桥面获得成功。经过检测，国产环氧沥青混凝土各项技术指标均达到国际水准，而且施工温度差与宽度指标优于国外同等产品，产品价格比国外环氧沥青低2/3左右。随后国产环氧沥青又成功的应用于武汉天兴洲长江大桥，改变了依靠进口环氧沥青修筑桥面铺装的落后局面，翻开了国产环氧沥青桥面铺装的新篇章。

根据美国环氧沥青的技术指标，东南大学对国产的环氧沥青进行了规定，如表1-8所示

表1-8 国产环氧沥青技术指标

2 国产环氧沥青在应用过程中存在以下问题及建议

国产环氧沥青与普通沥青进行对比，存在以下主要问题

（1）. 沥青与环氧树脂不相容；

环氧树脂是极性物质，沥青是非极性物质，两者相容性差，为了制备环氧沥青，应改善环氧树脂与基质沥青的分散度，增加两者相容性。

（2）.室内的评价指标与实际应用存在差异；

室内实验研究环氧沥青时为了快速研究环氧沥青混合料，一般会增加温度或添加促进剂使环氧沥青在短时间固化，这与实际的施工情况存在较大差异。在研究环氧沥青时不能充分考虑实际的施工环境，铺装的环氧沥青将不能达到室内的实验指标。

（3）. 施工难度大

由于环氧沥青的粘度随时间和温度产生变化，温度越高，粘度增长越快，在温度一定时，随时间的延长，粘度逐渐增加，如果不能掌控环氧沥青粘度增长规律，将严重影响环氧沥青混合料的拌合、摊铺、碾压。所以环氧沥青在使用时对温度和时间的要求比较严格。

3.结论

我国的南京长江二桥、长江三桥、杨洲大桥等桥面采用环氧沥青进行铺装，优越的使用性能得到广泛的应用，但是目前所使用的环氧沥青大多数都是采用国外进口，价格昂贵，技术保密，不利于我国道路交通事业的快速发展，所以结合我国道路交通和材料的特点，研究我国特有的环氧沥青具有十分重要的战略意义。