环氧树脂在再生沥青方面的应用研究

环氧树脂在再生沥青方面的应用研究

石志欣

（重庆交通大学 材料科学与工程学院，重庆 400074）

摘要：随着经济的不断发展，我国的公路建设公里数逐年增加，路面材料的成本也在不断的上升而其中大量的沥青路面都需要进行大修或中修。如今我国越来越重视环境保护和可持续性政策，再生沥青（RAP）路面的沥青再生技术变得越来越重要。

关键词：环氧沥青；沥青再生；路用性能

引言

随着交通事业的不断发展，越来越多的公路出现问题，需要大修等情况。其中严重损坏的沥青路面表面需要重新铺装，这时会产生大量的废旧沥青，其中产生大量的沥青混合料废弃物没有再生利用，造成了资源的浪费。但是如果将这些沥青进行回收再生就可以极大地降低成本、节约能耗和减少温室气体的排放。沥青路面再生就是将回收的道路旧料经过加热、破碎、筛分等程序再和再生剂、新沥青和新集料重新拌和而成的再生沥青混合料。再生沥青混合料中再生沥青的含量是有限的。如果再生沥青混合料中再生沥青含量过高，会导致再生混合料的水分稳定性、抗疲劳性等性能降低。提高老化沥青的路用性能的方法一般为添加再生剂，这样可以补充老化沥青的轻质组分。虽然再生剂可以将沥青的性能恢复到一定水平，但它们无法实现全部的再生沥青再生。再生沥青混合料中为了将再生沥青级配恢复至原始级配，必须添加新的粗骨料。而且有时候为了控制粘结骨料比，还需要添加新的原生沥青[1]。

1沥青路面再生材料

沥青的再生其实相当于是和沥青老化相反的过程。有研究表明如果将再生剂和新沥青同时混合到再生沥青中时，可以发现新沥青对旧沥青的恢复性能并没有比再生剂对旧沥青的恢复性能效果好，而且新沥青在旧料掺配率方面具有一定的局限性，所以再生剂相比于新沥青的综合效果更好。一般在老化的沥青中掺入再生剂的种类有：工业废油、石油副产品或生物油（包括玉米油、润滑油）等。它们深圳能使再生后沥青的性能恢复到老化前沥青的性能。将再生剂加入到旧沥青混合料中，使再生剂与旧沥青混合料里的老化沥青充分混合，可以将沥青在老化过程中生成的沥青质重新溶解，使沥青质的相对含量减少，改善沥青的相容性，从而提高沥青的针入度和延度等，最终提高沥青的各项性能。

环氧沥青是由热固性环氧树脂、固化剂、沥青等组成的。环氧树脂在固化前具有较好的流动性和低粘度，是一种液态的结构。因此，环氧树脂可以均匀地分布在混合料中，使混合料性能更加稳定。环氧沥青能够利用环氧树脂、固化剂和沥青相融形成交联体系从而提高传统沥青的性能，例如强度、高温稳定性、抗疲劳性和耐腐蚀性等。当环氧沥青用于再生沥青回收时，可能不需要添加粗骨料，全部使用再生沥青就可以满足要求。此外，由于环氧树脂组分的固化效应，骨料的强度对环氧沥青混凝土的疲劳性能并没有明显的影响[2]。这可能表明，环氧树脂组分可以改变混合料的性能，减少骨料对混合料性能的影响。此外，由于环氧树脂的成本较低，但性能优异等优点，生成的环氧沥青被广泛应用在交通领域的各个方面。综合来说，使用环氧沥青回收混合料是一种可行的方法。

2环氧树脂在再生沥青及其混合料方面的相关性能

席佳琦[3]等人研究了利用环氧树脂改善再生老化沥青的常规性能实验，发现了当环氧改性剂的掺量小于10%时，改性剂固化后形成的交联网络结构没有完全形成。而当环氧改性剂掺量达到10%之后，交联网络结构形成,沥青性能提高较多。掺加环氧树脂但未养护时，沥青的针入度和延度急剧增大，软化点显著减小，说明环氧改性剂还未进行固化，使得旧沥青变软。在养护天数达到4天之后，针入度、软化点和延度的变化不大，这时固化已经初步完成。混合料层面证明养护天数达到4天之后，环氧改性剂已经初步固化，能够形成较强的强度，但是6天之后其固化反应才基本全部完成，强度基本不再增长。

沥青混合料的低温抗裂性将随着老化的过程而逐渐降低，所以低温性能决定了沥青再生的关键问题。研究[1]环氧沥青可以改善沥青混合料的低温性能。环氧沥青再生混合料的弯曲拉伸强度和最大弯曲拉伸应变略大于原环氧沥青混合料。弯曲刚度模量也较小，这表明环氧沥青再生混合料在低温下不易发生脆性断裂。上述实验表明环氧树脂能明显改变沥青混合料的各项性能，减少了沥青粘合剂对混合料性能的影响。此外，其他研究[3]表明环氧树脂可以加强再生沥青混合料的低温抗裂性；环氧改性剂能够使再生沥青混合料的间接拉伸强度增加，而且再生沥青混合料的破坏应变也有提高，这说明了环氧树脂能够增强沥青混合料的低温抗裂性。有的研究添加环氧树脂和岩沥青来复合改性提高沥青混合料的性能。研究[4]表明随着环氧树脂掺量的增加，抗弯拉强度和弯曲应变均增大，复合改性在再生沥青混合料的劲度模量降低，使混合料在低温下仍能保持柔韧性，提高弯曲应变。加入环氧树脂，提高了再生沥青混合料的柔性，释放荷载的能力，从而提高再生沥青混合料的低温性能。

抗拉强度被广泛用作评价沥青混合料水敏性的指标。实验[1]表明环氧沥青再生混合料具有良好的水稳定性。由于冻融循环前后

间接拉伸试样的强度没有显著变化。在半圆弯曲试验（SCB）中，对环氧沥青再生混合料试样进行多次冻融循环，结果发现环氧沥青再生混合料的半圆弯曲强度随着冻融循环次数的增加而降低。冻融损伤后，试样的半圆弯曲强度没有显著变化。这再次表明，环氧沥青再生混合料的水分稳定性较好。

使用疲劳试验对环氧沥青再生混合料的长期性能进行研究。结果[1]发现随着应力比的增加，两种混合料破坏时的加载循环次数逐渐减少。在大应变率下，试样将承受更大的单次载荷，从而减少加载周期。在所有荷载应力下，环氧沥青再生混合料的荷载循环次数明显低于环氧沥青原混合料。这表明环氧沥青的疲劳性能较差。

3 结论

本文通过总结发现，将环氧沥青材料用于旧沥青混合料再生方面是具有可行性的，它不仅可以恢复原有老化沥青路面的性能，更能在此基础上使得老化沥青路面的性能得到进一步提高。但在环氧再生沥青方面还需要有更多方面的探索，为再生沥青等方面奠定基础。

参考文献：

[1]YiXingyu,Chen Huimin,Wang Houzhi,Shi Chenguang,Yang Jun. The feasibility of using epoxy asphalt to recycle a mixture containing 100% reclaimed asphalt pavement (RAP)[J]. Construction and Building Materials,2022,319.

[2]王清洲,梁瑛硕,马小江,杨志伟,马士宾.环氧掺量对水性环氧乳化沥青微观结构及性能影响[J].热固性树脂,2022,37(01):49-54.DOI:10.13650/j.cnki.rgxsz.2022.01.014.

[3]席佳琦. 基于环氧沥青的路面增强热再生研究[D].东南大学,2018.徐金枝,张滨焌,张德鹏.基于再生剂/新沥青扩散行为的老化沥青再生规律[J].硅酸盐通报,2021,40(12):4187-4196.DOI:10.16552/j.cnki.issn1001-1625.2021.12.017.

[4]王修山,王铭杰,徐靖怡,戚顺鑫,刘淇.岩沥青/环氧树脂复合改性路面回收料路用性能[J].科学技术与工程,2022,22(13):5395-5402.