・第３８卷第２９期 １４８・ ２ ０ １ ２年１ ０月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３８ Ｎｏ．２９ Ｏｃｔ．２０１２ 文章编号：１００９—６８２５ Ｉ ２０１２）２９—０１４８—０３ 环氧沥青混凝土桥面薄层铺装性能研究 杨（１．安徽省铜陵市公路管理局，安徽铜陵平 孔冬雷 ２１００９６） ２４４０００； ２．东南大学智能运输系统研究中心，江苏南京摘要：为了研究环氧沥青混凝土在薄层铺装中的性能优势，通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、车辙实验、弯曲试验、劈裂试验， 分析比较了环氧沥青混凝土与ＳＢＳ改性沥青混凝土、沥青玛碲脂碎石ＳＭＡ的路用性能。研究结果表明：环氧沥青混凝土桥面薄 层铺装路用性能优于当前普遍采用的ＳＢＳ改性沥青混凝土和沥青玛碲脂碎石ＳＭＡ，是一种良好的桥面铺装材料。 关键词：桥面铺装，环氧沥青混凝土，性能 中图分类号：Ｕ４４４ 文献标识码：Ａ 表２ ＳＢＳ改性沥青的技术要求 技术指标 针人度（２５℃）／０．１ ｍｔｌｏ 延度（５℃，５ ｃｍ／ｍｉｎ）／ｅｒａ 近年来，随着交通量和轴载的增大，桥面铺装层的破坏日趋 严重，影响正常行车，其主要原因是混合料均用热塑性材料作为 结合料，在高温、重载条件下，粘结强度不能满足路面使用要求。 环氧沥青是将环氧树脂加入沥青中，经与固化剂反应，形成不可 逆的固化物，固化后可以形成不可逆、不熔化的空间三维网络体 技术要求 ５０～７０ ＞３０ 试验结果 ６４．２ ５２．１ 软化点（Ｒ＆Ｂ）／℃ 动力粘度（６０℃）／ＭＰａ・ｓ 闶点／℃ 相对密度／ｇ・ｃｍ一 ＞５５ ＞２ ５００ ＞２３０ ０．９９—１．０５ ５７．１ １１ ２３０ ２７Ｏ １．０１２ 系，从根本上改变了沥青的热塑性质，赋予沥青全新的优良物理 力学性质，该材料低温下表现出优异的柔韧性，高温下呈现独特 的热固性。环氧沥青混凝土薄层铺装有很多优势：绿色环保、热 固性、半刚性、长寿命和薄层，是当前非常重要的一种桥面铺装材 料，具有很强的优势。所以，环氧沥青混凝土桥面薄层铺装性能 研究有着重要的意义。 表３玄武岩粗集料基本性质 技术指标 压碎值／％ 洛杉矶磨耗率／％ 吸水率／％ 技术要求 ≤２５ ≤２８ ≤２ 试验结果 ８．Ｏ １２ １．０ １ 环氧沥青的固化反应 环氧沥青是一种热固性材料，其中，Ａ组分是一种环氧树脂， 针片状／％ ≤ｌ５ ８．９ 与沥青粘附性 含泥量／％ ≥４ ≤ｌ ５ ０．８ Ｂ组分是顺酐改性的沥青类物质加上酸酐型高温类的固化剂。沥 青顺酐化后，沥青分子上引入具有与环氧树脂能够进行交联反应 的功能基团，保证沥青能够参与和环氧树脂的固化反应，形成三 维立体互穿网络结构聚合物。此外，酸酐型固化剂与环氧树脂之 间也能发生化学反应形成空间交联网络，因此可以从根本上改变 普通沥青的热塑性，同时显著提高了材料的粘附力、拉伸强度、断 裂延伸率和低温性能。而常用于沥青改性的ＳＢＳ材料为线性大 分子结构，两者之间存在显著性差异。 视密度／ｇ・ｅｍ一 ≥２．６０ ２．７９７ 表４矿粉的基本性质 技术指标 视密度／ｇ・ｃｍ一 含水量／％ 亲水系数 Ｉ ＜０．６ ｍｍ 技术要求 ≥２．５Ｏ ≤１．５ ≤１ １０ｏ 试验结果 ２．７０１ ０．５ ０．６２ ｌ００ 粒度范围 ｌ ｌ ＜０．１５ １１１１１－￣ ＜０．０７５ ｍｉｌｌ ９０—１００ ７５～１００ ９５．０ ８０ ２．１．３ 级配 ２材料与试验方法 ２．１ 材料 ２．１．１ 沥青 沥青混凝土铺装层所用矿料级配是在传统规范级配的基础 上，借鉴ＳＭＡ和Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ混合料设计的优点，并结合所用集料基 本性质，桥面铺装不同层位的功能要求以及整个铺装层的防水效 增加了矿料间的骨架性和密实性而设计。其目的是获得最适 环氧沥青为两组分，其中Ａ组分为环氧树脂，Ｂ组分为基质沥 能，当的沥青用量而且具有较大的强度和密实性，来改善铺装层的荷 青，其性能指标见表１。选择ＳＢＳ改性沥青材料性能指标见表２。 表１环氯沥青性能指标 指标 抗拉强度／ＭＰａ 载应力，并具有良好的耐久性和施工性能，方便铺筑。矿料级配 试验方法 ＡＳＴＭ Ｄ６３８ 试验结果 ２．６３ 既满足了交通部沥青路面施工技术规范所要求的级配范围，又满 足了Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ设计方法级配控制点、限制区等要求。 ２．２试验 将加热的环氧沥青与经烘箱预热的集料加入拌和机在１２０℃ 下拌合５０ ｓ，拌合后的混合料放入模具中正反击实７５次，成型环 氧沥青马歇尔试件ＥＣ一１３；ＡＣ一１３同样在１２０℃下成型马歇尔试 断裂时的延伸率／％ 热固性（３００℃） 膨胀比（２３℃）／％ ２８１．９２ 不熔化 ２．０ ＡＳＴＭ Ｄ６３８ 小试件放置在热板上 特殊规程 吸水率／％ 粘度增加至１ ０００ ＣＰ的时间（１２１℃）／ｒａｉｎ Ｏ．２３ ４９ Ａ ｒＭ Ｄ５７０ 放于容器中搅拌 ２．１．２ 集料 件；而ＳＭＡ．１３在１７５℃下成型，且在拌合期间加入了３％ 的纤维。 集料中１０ ｍｍ～１６ ｍｍ（１号料）、４．７５ ｍｍ一１０ ｍｍ（２号料）、 对以上成型的马歇尔试件分别按照ＪＴＪ ０５２－２０００公路工程沥青及 ２．３６ ｍｉｌｌ～４．７５ ｒａｍ（３号料）为玄武岩，２．３６ ｍｍ（４号料）以下为 沥青混合料试验规程，进行马歇尔稳定度试验（Ｔ ０７０９－２０００），分 石灰岩。矿粉为石英岩矿粉。试验中玄武岩粗集料基本性质见 别在１５℃和２５℃进行沥青混合料劈裂试验（Ｔ ０７１６—１９９３）。 表３，矿粉的基本性质如表４所示。 收稿日期：２０１２—０８—１１ 作者简介：杨平（１９７２一），男 车辙板试件成型采用轮碾成型，车辙板长３００ ｌｎｌｎ，宽３００ ｍ／ｎ， １ 霄 杨 ＂－Ｖ－￣：环氧沥青混凝土桥面薄层铺装性能研究 ・１４９・ 其中ＳＭＡ的数值略高于ＡＣ，但是环氧沥青混合料ＥＣ－１３ 厚５０ ｍｍ，在６０℃中养生４ ｈ，按照ＪＴＪ ０５２－２０００公路工程沥青及 动稳定，沥青混合料试验规程，模拟１０ ｔ的车辆分别对ＳＭＡ－１３，ＡＣ－１３，ＥＣ一 的动稳定是ＳＭＡ一１３和ＡＣ一１３的近１０倍，说明环氧沥青混合料具 １３和ＡＣ．１３更高抗车辙能力。 １３环氧沥青混合料进行１ ｈ的车辙试验（Ｔ ０７１９・１９９３）。将轮碾成 有较ＳＭＡ．型的板块状试件（环氧沥青混合料的车辙板试件需要在１２０℃条 件下固化４ ｈ）切割制作棱柱体试件，尺寸为２５０ ｍｍ× ３０ ｉｎｍ×３５ ｍｍ。试验温度１５℃和一１０℃，加载速率５０ ｍｍ／ｍｉｎ， 做小梁弯曲试验（Ｔ ０７１５－１９９３）。 级配类型 ＳＭＡ．１３ ＡＣ．１３ ＥＣ．１３ 表７ ６０℃车辙试验结果 动稳定度／次・ｍｍ ８ ７５０ ５ １２２ ７０Ｏ０ｏ ３结果与分析 ３．１ 最佳油石比 本研究选用５种油石比进行马歇尔试验，从而确定三种沥青 ３．４劈裂 在ｌ５℃和２５℃下，劈裂试验的强度、拉伸应变见表８。 表８劈裂试验结果 混凝土各自的最佳油石比。通过马歇尔测定的稳定度与流值，计 算孔隙率（ｗ）、矿料间隙率（ＶＭＡ）、沥青饱和度（ＶＦＡ）。实验结 果如表５所示。 表５混合料马歇尔试验结果 混合料类型 油石比／％ 密度 稳定度／ｋＮ 流值／ｍｉｌｌ ＶＩＩ／％ ／％ ｖＦ ％ ３．９ ２．３９ ｌ１．８６ ２．７１ ６．０７ １５．０４ ５９．６３ ４．２ ２．４０ １３．３３ ３．ｏ８ ５．１ｌ １４．８０ ６５．５Ｏ ＡＣ．１３ ４．５ ２．３９ １２．８２ ３．０７ ５．２８ １５．５７ ６６．１３ ４．８ ２．３９ １１．４７ ３．２９ ４．９２ ｌ５．８６ ６９．Ｏｌ ５．１ ２．３７ ｌ０．６４ ３．３９ ５．３Ｏ ｌ６．８０ ６８．４７ ５．９ ２．４３ １０．３９ ３．８５ ５．３３ １８．８５ ７１．７２ ６．２ ２．４２ ｌ０．６ｌ５ ３．９４ ５．１７ １９．３０ ７３．２３ ＳＭＡ．１３ ６．５ ２．４３ １０．３ ３．５０ ４．６２ １９．４２ ７６．２ｌ ６．８ ２．４２ ９．７３ ３．８５ ４．３８ １９．８０ ７７．８６ ７．１ ２．４１ ９．４８ ４．２０ ４．３６ ２０．３５ ７８．５９ ５．Ｏ ２．４０ ２７．９７ ３．０５ ６．８６ １８．３０ ６２．５６ ５．５ ２．４１ ３３．４４ ３．０４ ５．９０ ｌ８．４６ ６８．０６ ＥＣ．１３ ６．０ ２．４１ ３２．４３ ３．１ｌ ５．４０ １９．０２ ７１．６０ ６．５ ２．４３ ２６．３１ ３．３６ ３．９２ ｌ８．７３ ７９．１１ ７．０ ２．４ｌ ２６．７ｌ ３．３９ ３．８２ １９．６ｌ ８０．５４ 由表５数据可以绘制相对毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、 矿料间隙率及稳定度与油石比关系曲线图，确定沥青用量初始值 １（ＯＡＣ１）、确定沥青用量初始值２（ＯＡＣ２）、综合确定最佳沥青用 量ＯＡＣ。经过计算发现，ＡＣ．１３改性沥青混合料的最佳油石比确 定为４．３％，ＳＭＡ一１３沥青玛琦脂混合料的最佳沥青用量为６．２％， ＥＣ－１３环氧沥青混合料的最佳油石比确定为６．２％。 ３．２水稳定性 分别将ＡＣ一１３，ＳＭＡ一１３，ＥＣ－１３三种混合料浸泡水中３０ ｍｉｎ， ４８ ｈ，９６ ｈ，进行浸水马歇尔试验，从而计算残留稳定度。计算结 果见表６。 表６铺装层水稳性试验结果 混合料类型 稳定度／ｋＮ 残留稳定度（４８ ｈ）／％ 残留稳定度（９６ ｈ）／％ ＡＣ．１３ １１．４７８ ０．７８６ Ｏ．７６６ ＳＭＡ．１３ ９．９３９ ０．９８９ Ｏ．９８４ ＥＣ．１３ ２５．８２０ １．１６８ １．２２２ 由表６得知，ＳＭＡ・１３沥青玛碲脂混合料的残留稳定度基本上 保持在９８％以上，ＡＣ一１３改性沥青混合料残留稳定度为７５％左 右，而且ＳＭＡ－１３和ＡＣ－１３浸水时问从４８ ｈ增长到９６ ｈ稳定度损 失较小。ＥＣ－１３环氧沥青混合料浸水马歇尔试验却表现出与 ＳＭＡ一１３和ＡＣ一１３相反的特征，即浸水稳定度随着泡水时间的增 长而增高，随着浸水时间的增长，稳定度还有所上升，表明环氧沥 青混合料的水稳性很好。 ３．３车辙 车辙试验能较好地反映车辙的形成过程，得到世界各国的广 泛认可与采用，本研究采用在６０℃下车辙试验来评价三种混合 料的高温抗车辙能力。结果如表７所示。 从表７结果可以看出，ＳＭＡ一１３和ＡＣ．１３具有相同数量级的 混合料类型 温度／℃ 劈裂强度／ＭＰａ 破坏应变／ｒａｍ ｌ５ １．２８Ｏ ６ ０．０（）７ ５ ＡＣ。ｌ３ ２５ ０．９１０ ７ ０．０１０１ １５ １．４１５ ８ ０．００８ ５ ＳＭＡ．１３ ２５ １．０８３ ８ ０．００９ ｌ １５ ３．３５８ ０ ０．００８ ７ ＥＣ．１３ ２５ ３．０７４ ３ ０．ｏｏ９１ 由表８可知，无论是ｌ５℃和２５℃，环氧沥青混合料ＥＣ一１３均 具有较ＳＭＡ－１３和ＡＣ．１３高的劈裂强度，其数值为后者的近两倍， 同时具有与ＳＭＡ．１３和ＡＣ一１３相近的破坏应变。 当温度从ｌ５℃升高至２５℃时，则ＡＣ－１３改性沥青混合料的 劈裂强度降低约２３．９％，ＳＭＡ－１３沥青玛碲脂混合料的劈裂强度 降低约２３．４％，ＥＣ一１３环氧沥青混合料的劈裂强度降低约８．４％。 显然，环氧沥青强度较高且受温度影响很小。 ３．５ 弯曲 用低温弯曲试验来评价沥青混合料的低温性能，试验温度 １５℃和一１０℃进行试验，实验结果如表９所示。 表９弯曲试验结果 混合料类型 温度／℃ 抗弯拉强度／ＭＰａ 最大弯拉应变／１０—３ ｍｍ １５ ３．７９４ ９ １０．９Ｏ４ ８ ＡＣ—ｌ３ —１０ ９．１８７ ９ ２．２５６ ６ １５ ３．８５８ ４ １４．９８３ ７ ＳＭＡ．１３ 一ｌ０ ｌ３．７ｌｌ ３ ２．２４９ ４ １５ １９．２５ｌ ６ ２．９９８ Ｏ ＥＣ．１３ 一１Ｏ １８．１０３ ３ ２．０５６ ３ 由表９可知，１５℃条件下，ＥＣ一１３环氧沥青混合料的抗弯拉 强度大于ＳＭＡ一１３和ＡＣ・１３，数值约为后二者５倍，而应变约为后 二者２０％；一１０℃条件下，环氧沥青混合料的抗弯强度仍较ＳＭＡ－ １３和ＡＣ－１３高，是ＳＭＡ－１３的１．４倍，是ＡＣ．１３的２倍，三者破坏 应变大致相同。 温度从１５℃降低一１０℃时，ＳＭＡ．１３沥青混合料与ＡＣ．１３沥 青混合料的抗拉强度均明显增大，ＳＭＡ一１３沥青混合料增加了 ３倍，ＡＣ－１３沥青混合料增加２倍；弯拉应变方面，ＳＭＡ・１３沥青混 合料降低了约８４．９％，ＡＣ一１３沥青混合料降低约７９．３％；环氧沥 青混合料的抗弯拉强度与弯拉应变变化较小。因此，环氧沥青强 度受低温影响很小。 ４结语 环氧沥青是热固性材料，固化后环氧沥青与集料之间的粘结 强度比热塑性材料的粘结强度大，在集中力作用下，不易开裂和 剥落，破坏路面；在高温条件下，环氧沥青与普通热塑性沥青不 同，不易变软，更因为选用集料级配较密，压实度很高，抗车辙能 力大大提高，车辙深度降低显著；在低温条件下，环氧沥青同样受 温度影响很小，不会致使沥青混合料的劲度模量迅速上升，变硬， 变脆，有效防止了低温开裂；环氧沥青良好的防水性能和高粘结 力更是解决了水损害这一严重病害，延长了道路使用寿命，具有良 ・第３８卷第２９期 １５０・ ２ ０ １ ２年１ ０月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０】．３８ ＮＯ．２９ ０ｅｔ． ２０１２ 文章编号：１００９—６８２５（２０１２）２９—０１５０－０２ ＥＤＴＡ络合滴定法在水工混凝土水质分析中的应用 古丽扎提 （新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆乌鲁木齐８３００００） 摘要：根据工作实践，阐述了通过络合滴定中金属指示剂的选择、酸度的控制、掩蔽剂的使用、滴定终点的准确判定等关键问题 的控制来提高ＥＤＴＡ络合滴定法测定混凝土用水的滴定结果，从而确保混凝土水质分析的准确性。 关键词：ＥＤＴＡ络合滴定法，金属指示剂，滴定终点，掩蔽剂 中图分类号：ＴＶ４３１ 文献标识码：Ａ ０ 引言 在ｐＨ值为１０的条件下，水中的钙、镁离子能与ＥＤＴＡ生成 在ＳＬ ３５２－２００６水工混凝土试验规程中混凝土拌和及养护用 稳定的可溶性无色络合物，滴定时用铬黑Ｔ指示剂指示终点。水的化学成分测定有二氧化碳、碱度、硬度、钙离子、镁离子、氯离 钙、镁离子能与铬黑Ｔ生成酒红色络合物，但其稳定性比钙、镁离 子及硫酸根离子共７项，其中硬度、钙离子、镁离子和硫酸根离子 子与ＥＤＴＡ生成的无色络合物差。当ＥＤＴＡ滴定时，先将游离的 都用ＥＤＴＡ络合滴定法来测定。络合滴定法是以络合反应为基础 钙、镁离子络合完后，再夺取指示剂络合物中的钙、镁离子，使指 的滴定分析方法，也是化学分析的一种常用和重要的分析方法。 示剂释放出来，溶液由酒红色变成蓝色。 １ ＥＤＴＡ络合滴定法的概述和络合物的性质 以ＥＤＴＡ为滴定剂，在络合滴定中，若被滴定的是金属离子， ２．２水的钙和镁离子测定方法及原理 在碱性溶液中，一般ｐＨ＞１２的条件下，紫尿酸铵指示剂能与 则随着络合滴定剂的加入，金属离子不断被络合，其浓度不断减 钙离子生成红色的络合物，但是不如ＥＤＴＡ与钙生成的络合物稳 小。达到化学计量点附近时，使溶液突然变色，即到达滴定终点， 定。因此用ＥＤＴＡ标准溶液滴定时，ＥＤＴＡ先将游离的钙离子络 然后根据试剂的浓度和用量，计算被测物质的含量。 合完后，再夺取钙与指示剂络合物中的钙，指示剂释放出来，溶液 ＥＤＴＡ称乙二胺四乙酸，为白色晶状粉末，微溶于水，是含有 由红色变为蓝紫色。 羧基和氨基的螫合剂，能与许多硬酸、中问酸以及软酸性阳离子 ２．３水的硫酸根离子测定方法和原理 形成稳定的螯合物。实际分析操作中常用乙二胺四乙酸的二钠 在水样中加入已知量的标准氯化钡溶液，使其与硫酸根离子 盐，习惯上也称为ＥＤＴＡ。ＥＤＴＡ是络合滴定中应用最广的螯合剂。 生成硫酸钡沉淀，过量的钡离子可与ＥＤＴＡ络合而加以测定，钡 ２检测方法及基本原理 ２．１ 水的硬度测定方法及原理 好的路用性能。因此，环氧沥青经固化后特有的热固性使环氧沥 量对桥面铺装层强度的要求，是一种良好的桥面薄层铺装材料。 参考文献： 离子损失的摩尔数相当于硫酸根离子的摩尔数，从而得到定量的 结果。镁离子的存在可使终点变化清晰，故常用的是氯化钡和氯 安大学，２０１０． 京：东南大学，２００６． 青混合料强度很高，且强度受温度影响很小，满足了日益增长交通 ［５］ 袁登全．环氧树脂改性沥青及其混合料性能研究［Ｄ］．南 ［６］ 朱峰，邓振波．钢桥面环氧沥青混凝土铺装层性能研究 ［Ｊ］．２０１０国产环氧沥青材料铺装技术（上海）热点论坛专 辑，２０１０（６）：３１－３２． ［１］ 张占军，胡长顺，王秉纲．水泥混凝土桥面沥青混凝土铺装 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ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｒｉｄｇｅ ｄｅｃｋ ｐａｖｅｍｅｎｔ，ｅｐｏｘｙ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ 收稿日期：２０１２—０８—０１ 作者简介：古丽扎提（１９８３一），女，工程师