環氧瀝青是指將瀝青、環氧樹脂、固化劑以及稀釋劑、促進劑等其它添加劑按一定比例及順序混合,環氧樹脂與固化劑經反應后形成的一種熱固性的不可逆的固化物。環氧瀝青固化完成后,形成了一種三維互穿的空間網絡結構,其具有高溫不熔不化的特性,固化物一旦形成,其物理特征具有不可逆的特性。環氧瀝青及其混合料具有較普通瀝青及改性瀝青更為優越的物理、力學性能,主要體現在強度與剛度、抗疲勞性能、高低溫性能、粘結性能等方面。
(1)高強度與高剛性
環氧瀝青具有強度高、剛度大及變形小的特點。為滿足荷載要求及車輛的反復碾壓,道路的鋪筑材料應具備一定的強度與剛度,以避免由于車輛荷載對道路結構產生的破壞及過大變形。環氧瀝青仍然是粘彈性材料,殼牌公司對環氧瀝青混合料和普通瀝青混合料進行不同溫度下的三點彎曲試驗,對比分析其勁度模量的差異。實驗結果表明,在低溫時,環氧瀝青混合料勁度模量與普通瀝青混合料較為接近,并未顯示出脆性;隨著溫度的逐漸升高,環氧瀝青混凝土的勁度模量變化較小,且較普通瀝青混合料模量大。
(2)優良的粘結性能
環氧瀝青具有較好的粘結性能,湖南衡大高速通過拉拔試驗對乳化瀝青稀漿封層、SBS改性瀝青、環氧瀝青進行對比分析,結果表明,環氧瀝青具有最高的抗拉強度達0.36MPa,SBS改性瀝青次之,而稀漿封層抗拉強度最小,為0.148MPa。
(3)優良的抗疲勞性能
瀝青混合料的疲勞是材料在荷載重復作用下產生的不可恢復的強度衰減,常易形成疲勞裂縫,其通常出現在道路使用的后期。采用四點彎曲疲勞試驗對SBS改性瀝青混合料及美日環氧瀝青混合料進行實驗研究發現,當溫度為15℃時,在800με應變水平下,SBS改性瀝青混合料的疲勞壽命為10萬次,而日本和美國的環氧瀝青混合料疲勞壽命分別高達80萬次、280萬次。
環氧瀝青材料雖具有較全面的性能,但其具有施工工藝嚴格、復雜,價格昂貴的特點。環氧瀝青混凝土的施工工藝復雜,工序繁多,要求環氧瀝青具有較好的適用期,即在環氧瀝青混凝土的拌和、運輸、攤鋪、碾壓等工序中,要求環氧瀝青粘度不宜過大;而在攤鋪碾壓完成后,要求環氧瀝青混凝土的粘度與強度迅速升高,以達到規定指標。因此,控制環氧瀝青的固化速度以便保證充分的施工時間尤為重要。目前,我國鋼橋面鋪筑的環氧瀝青材料主要以進口為主,由于美日等國的環氧瀝青價格昂貴,極大限制了其在道路工程中的應用。
另外,環氧瀝青作為一種復合材料,要充分發揮其性能,必須使環氧樹脂均勻、充分地分布于瀝青中。但環氧樹脂含有極性基團,屬于極性物質;而基質瀝青屬于非極性或弱極性物質,極大影響了兩種物質的相容性。當降低環氧樹脂組分比例時,環氧樹脂與瀝青很大程度上會因為相容性不足而產生離析,影響環氧瀝青及其混合料的整體性能。