周 威，趙 輝，文 俊，蔡芳昌，蔣 濤

(1.功能材料綠色制備與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062；2.湖北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062；3.湖北省交通工程檢測(cè)中心，湖北 武漢 430051)

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環(huán)氧瀝青混凝土的水損壞機(jī)理研究

周 威1,2，趙 輝2，文 俊3，蔡芳昌1,2，蔣 濤1,2

(1.功能材料綠色制備與應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062；2.湖北大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430062；3.湖北省交通工程檢測(cè)中心，湖北 武漢 430051)

利用凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青力學(xué)強(qiáng)度、吸水率、pH值以及DMA分析，并結(jié)合環(huán)氧瀝青混凝土剝離斷面的顯微照片、環(huán)氧瀝青的熒光顯微照片，研究了環(huán)氧瀝青混凝土在凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)條件下的水損壞機(jī)理。研究表明：環(huán)氧瀝青混凝土在凍融循環(huán)條件下的水損破壞主要表現(xiàn)為，物理方面瀝青相與環(huán)氧樹(shù)脂以及集料分散情況的破壞，化學(xué)方面環(huán)氧樹(shù)脂固化結(jié)構(gòu)的破壞，即在凍融循環(huán)初期，水分子進(jìn)入環(huán)氧瀝青體系中造成環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生水解，破壞環(huán)氧樹(shù)脂的交聯(lián)固化的分子結(jié)構(gòu)；凍融循環(huán)后期，水分子使瀝青相從環(huán)氧樹(shù)脂固化系中逐漸析出，瀝青逐漸析出固化體系，導(dǎo)致體系的分散結(jié)構(gòu)，造成體系拉伸強(qiáng)度從5.12 MPa降低到3.46 MPa，降幅約32.42 %，黏結(jié)強(qiáng)度從47.87 MPa降低到46.31 MPa，降幅為3.25 %。

道路工程；環(huán)氧瀝青；水損壞；破壞機(jī)理；凍融循環(huán)；力學(xué)性能

0 引 言

環(huán)氧瀝青是由普通瀝青經(jīng)環(huán)氧樹(shù)脂、增容劑和固化劑等組份改性后，形成具有不可逆的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的熱固性路橋鋪裝材料，它從根本上改變了普通基質(zhì)瀝青的熱塑性，力學(xué)性能和路用性能實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，其混合料的馬歇爾穩(wěn)定度達(dá)40～80 kN,是普通瀝青的5～7倍；疲勞壽命幾乎是普通瀝青混凝土的10～30倍，而且鋪裝厚度僅需3～6 cm，約為普通瀝青混凝土的1/2，特別適用于鋼橋面、隧道路面、機(jī)場(chǎng)跑道、碼頭等重載交通路面鋪裝[1-2]。環(huán)氧瀝青在我國(guó)的首次工程應(yīng)用是用作南京長(zhǎng)江二橋的主橋面鋪裝材料[3-4]，自此以后，環(huán)氧瀝青的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注，而武漢白沙洲大橋通車(chē)10年維修24次，環(huán)氧瀝青的實(shí)際應(yīng)用效果也因此受到了質(zhì)疑。

目前，國(guó)內(nèi)部分學(xué)者針對(duì)瀝青混合料低溫破壞的性能評(píng)價(jià)，以及相關(guān)測(cè)試方法進(jìn)行了深入的研究。韓海峰，等[5]利用瀝青路面分析儀對(duì)瀝青混凝土在水作用下的永久變形的表現(xiàn)形式進(jìn)行了研究；李靜，等[6]通過(guò)模擬路面降溫條件,采用黏彈性方法以Burgers模型為基礎(chǔ)得出溫度應(yīng)力的計(jì)算公式, 以及溫度應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變能的計(jì)算方法，并提出了瀝青路面是否發(fā)生低溫開(kāi)裂的預(yù)估方法；張倩，等[7]基于凍融劈裂前后試件的CT圖像，以CT值和損傷變量為基礎(chǔ)，根據(jù)試件內(nèi)部損傷特征，借助損傷力學(xué)基本概念，通過(guò)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)假設(shè)，建立了凍融劈裂前后瀝青混合料試件內(nèi)部結(jié)構(gòu)CT值分布規(guī)律的數(shù)學(xué)模型；彭勇，等[8]利用室內(nèi)劈裂試驗(yàn)，研究了常溫和低溫下，瀝青混凝土中集料的級(jí)配、油石比、空隙率以及均勻性對(duì)瀝青混合料劈裂強(qiáng)度的影響。

但迄今為止，國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)氧瀝青路面在應(yīng)用過(guò)程中的破壞機(jī)理研究，主要集中在環(huán)氧瀝青混凝土的水損害方面，即環(huán)氧瀝青和級(jí)配骨料之間遇水作用下發(fā)生的膠結(jié)配合破壞，而對(duì)于環(huán)氧瀝青混凝土在使用過(guò)程中，環(huán)氧瀝青組分是否也同樣發(fā)生性能和結(jié)構(gòu)的破壞，破壞程度的大小和破壞發(fā)生的機(jī)理，以及破壞在整個(gè)環(huán)氧瀝青混凝土使用效果的損害中所占的比重輕重等方面涉及甚少。筆者基于凍融循環(huán)的實(shí)驗(yàn)方法[9-10]，結(jié)合力學(xué)性能表征、微觀結(jié)構(gòu)分析和破壞面的觀察，研究了凍融循環(huán)條件下環(huán)氧瀝青水損害的破壞機(jī)理，為國(guó)產(chǎn)環(huán)氧瀝青材料的進(jìn)一步推廣應(yīng)用、尤其是環(huán)氧瀝青混凝土路面水損害的防治等方面提供理論依據(jù)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 樣品制備

1.1.1 環(huán)氧瀝青A組分

稱(chēng)取30 g基質(zhì)瀝青(70 #，韓國(guó)SK公司,性質(zhì)見(jiàn)表1)，于150 ℃下熔融成均一流體后，加入18 g的增容劑(自制)、15 g 癸二酸(試劑級(jí)，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)和聚癸二酸(工業(yè)級(jí)，溫州清明化工有限責(zé)任公司)的混合物、8 g甲基四氫苯酐(工業(yè)級(jí)，武漢漢海合成樹(shù)脂發(fā)展有限公司)和改性桐油酸酐(工業(yè)級(jí)，揚(yáng)州廣潤(rùn)化工有限公司)的混合物，于150 ℃繼續(xù)攪拌，直至體系黏度均一，制得環(huán)氧瀝青A組分。

表1 基質(zhì)瀝青的基本性質(zhì)

1.1.2 環(huán)氧瀝青拉伸性能測(cè)試樣品

于150 ℃下，向制備環(huán)氧瀝青A組分中加入20 g環(huán)氧樹(shù)脂(E51，中國(guó)石化集團(tuán)巴陵石化有限責(zé)任公司)B組分，混合并攪拌均勻后，倒入四氟乙烯模框中制成板材，于155 ℃下固化反應(yīng)8 h，再于125 ℃下固化反應(yīng)12 h，再于175 ℃下固化反應(yīng)8 h后，取出后于室溫下冷卻，按測(cè)試要求將板材裁制成啞鈴型拉伸樣條。圖1為本研究中所使用的拉伸強(qiáng)度測(cè)試樣品及拉伸夾具。

圖1 位抻強(qiáng)度測(cè)試樣品及夾具

1.1.3 環(huán)氧瀝青剝離強(qiáng)度測(cè)試樣品的制備

于150 ℃下，向制備環(huán)氧瀝青A組分中加入20 g環(huán)氧樹(shù)脂其B組分(其基本性質(zhì)見(jiàn)表2)，混合并攪拌均勻后，縱向涂抹于25 mm×200 mm的鋼板表面，涂抹長(zhǎng)度150 mm，涂抹厚度1 mm，于155 ℃下固化反應(yīng)8 h，再于125 ℃下固化反應(yīng)12 h，再于175 ℃下固化反應(yīng)8 h后，取出后于室溫下冷卻。

表2 環(huán)氧樹(shù)脂的基本性質(zhì)

1.1.4 環(huán)氧瀝青混凝土試樣制備

將所制備環(huán)氧瀝青A、B兩部分加熱到121 ℃，完全熔融成均一流體后，按質(zhì)量比71 ∶20混合并攪拌均勻，制得環(huán)氧瀝青膠結(jié)料，再按油石比為100 ∶8的重量比例，加入AC-10的集料，于SYD-F02-20自動(dòng)混合料拌和機(jī)中攪拌60 s后，按T0702標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法制備馬歇爾試件，雙面各擊實(shí)50次后，將制件置于155 ℃下固化反應(yīng)8 h，再于125 ℃下固化反應(yīng)12 h，再于175 ℃下固化反應(yīng)8 h后，取出于室溫下冷卻。

1.2 性能測(cè)試

環(huán)氧瀝青材料的凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)，是將制備的環(huán)氧瀝青樣品，先在-18 ℃下冷凍16 h后，再在60 ℃的水中浸泡24 h后，再取出冷卻至(23±2)℃，為一次凍融循環(huán)。

環(huán)氧瀝青材料的拉伸強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM D638，拉伸速度為50 mm/min；環(huán)氧瀝青材料對(duì)鋼板的剝離強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 2790—1995，拉伸速度為100 mm/min；環(huán)氧瀝青吸水性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1034—1998；環(huán)氧瀝青材料的浸水體系pH值測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB 6920—86；環(huán)氧瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為T(mén) 0709—2000，環(huán)氧瀝青混合料的凍融劈裂測(cè)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為T(mén) 0792—2000。測(cè)試溫度為(23±2)℃。

環(huán)氧瀝青DMA測(cè)試是在美國(guó)TA公司Q800型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀上進(jìn)行的，將固化后的環(huán)氧瀝青板材制成10 mm×50 mm的樣條，采用多頻應(yīng)變下的拉伸模式測(cè)試，測(cè)試頻率為1 Hz，測(cè)試溫度為-40～100 ℃，升溫速率為3 ℃/min。

環(huán)氧瀝青材料的熒光顯微照片拍攝，是將固化后的環(huán)氧瀝青板材置于去離子水中，在超聲波下清洗30 min 后，利用Nikon TE2000-U型熒光顯微鏡拍攝熒光顯微照片。

2 結(jié)果與討論

2.1 凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青混凝土力學(xué)性能的影響

表3為凍融循環(huán)前后的環(huán)氧瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定度，抗拉彎強(qiáng)度，彎曲勁度模量和最大拉應(yīng)變的變化。

表3 凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青混凝土性能

從表3中可以看出，經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)作用后，環(huán)氧瀝青混凝土測(cè)試樣品的馬歇爾穩(wěn)定度和彎曲勁度模量均發(fā)生大幅度下降，達(dá)到50%左右，而抗拉彎強(qiáng)度和最大彎拉應(yīng)變也有不同程度的降低，這說(shuō)明凍融循環(huán)后，環(huán)氧瀝青混凝土材料的彈性，膠接性能及低溫的柔韌性都發(fā)生不同程度的降低。

圖2是凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青混凝土剝離斷面的顯微照片，其中黑色部分為環(huán)氧瀝青料，白色部分是石料。從圖2中可以看出，在凍融循環(huán)前，斷面中石料和環(huán)氧瀝青料的面積各占50 %左右，在連續(xù)7次凍融循環(huán)后，斷面中石料面積下降至20 %左右，環(huán)氧瀝青面積增加至80 %左右。原因是隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，環(huán)氧瀝青相的力學(xué)強(qiáng)度下降、環(huán)氧瀝青-集料的配合界面體系破壞，同時(shí)，在劈裂應(yīng)力作用下，環(huán)氧瀝青優(yōu)先發(fā)生剝離破裂，而最終導(dǎo)致環(huán)氧瀝青相在斷面中所占比例大幅增加。

圖2 凍融循前后環(huán)氧瀝青混凝土顯微照片

2.2 凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青力學(xué)性能的影響

對(duì)于在凍融循環(huán)條件下瀝青路面的破壞機(jī)理，有研究認(rèn)為是外界的水分在車(chē)輛通行時(shí)的動(dòng)荷載作用下，進(jìn)入到瀝青路面中并滲入到瀝青和集料的界面上，而導(dǎo)致瀝青薄膜與集料的脫離[11-12]。對(duì)于環(huán)氧瀝青混凝土路面而言，水分的進(jìn)入則可以導(dǎo)致3個(gè)方面的破壞：①環(huán)氧樹(shù)脂本身在水分的作用下發(fā)生水解而破壞；②以連續(xù)相存在的環(huán)氧樹(shù)脂和以海島結(jié)構(gòu)存在的瀝青之間的界面發(fā)生脫離而破壞；③環(huán)氧樹(shù)脂和瀝青組成的整體與集料的界面之間發(fā)生脫離而破壞。對(duì)于前兩個(gè)方面的破壞程度，筆者利用環(huán)氧瀝青材料拉伸強(qiáng)度的變化來(lái)反映，對(duì)于第3個(gè)方面的破壞程度的表征，筆者利用環(huán)氧瀝青材料對(duì)鋼板的黏接強(qiáng)度來(lái)反映。拉伸強(qiáng)度是用最大載荷除以試樣的初始截面面積得到的，表示為單位面積上的力，通常以MPa為單位；黏結(jié)強(qiáng)度指兩種材料黏結(jié)在一起時(shí)，單位界面之間的黏結(jié)力，通常以MPa為單位。圖3為經(jīng)凍融循環(huán)后，環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度的變化情況。

圖3 力學(xué)性能隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化

從圖3可以看出，經(jīng)凍融循環(huán)后，環(huán)氧瀝青的力學(xué)性能有明顯的下降。其中拉伸強(qiáng)度表現(xiàn)出兩個(gè)比較明顯的下降階段，分別是經(jīng)過(guò)2次凍融循環(huán)后，拉伸強(qiáng)度從5.12 MPa降低到4.26 MPa,和經(jīng)過(guò)4～6次凍融循環(huán)后，拉伸強(qiáng)度從4.11 MPa降低到3.46 MPa，總的降幅為32.42 %；隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，環(huán)氧瀝青材料與鋼板之間的黏結(jié)強(qiáng)度在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)基本呈線性下降，經(jīng)7次凍融循環(huán)后，黏結(jié)強(qiáng)度從47.87 MPa降低到46.31 MPa，降幅為3.25 %；在同等條件下，凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度的破壞程度較黏結(jié)強(qiáng)度更為明顯。

2.3 凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青相態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

環(huán)氧樹(shù)脂因分子結(jié)構(gòu)中所含有的環(huán)氧基團(tuán)可以在藍(lán)光區(qū)段激發(fā)出熒光而呈明顯的黃綠色，而瀝青因無(wú)熒光激發(fā)而呈黑色，因此，對(duì)于環(huán)氧瀝青共混體系而言，可以利用在藍(lán)光濾光片組作為激發(fā)光的熒光顯微鏡下清楚的分辨出環(huán)氧樹(shù)脂相(黃綠色)和瀝青相(黑色)，同時(shí)由于是反射光場(chǎng)，不會(huì)破壞環(huán)氧瀝青體系中瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂的分散形態(tài)，因此可以真實(shí)地表現(xiàn)環(huán)氧瀝青中瀝青相和環(huán)氧樹(shù)脂相的分散結(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步研究在凍融條件下，水分對(duì)環(huán)氧瀝青體系中瀝青分散相與環(huán)氧樹(shù)脂連續(xù)相結(jié)構(gòu)的影響情況，筆者分析了凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青的熒光顯微照片。圖4是經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)后的環(huán)氧瀝青熒光顯微照片。

圖4 凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青熒光顯微照片

圖4中瀝青相為黑色圓點(diǎn)部份，環(huán)氧樹(shù)脂相在圖片中顯示為淺灰色，瀝青與環(huán)氧樹(shù)脂呈海島狀結(jié)構(gòu)存在。隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，雖然整個(gè)環(huán)氧瀝青固化體系的海島結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生本質(zhì)變化，但瀝青相逐漸發(fā)生團(tuán)聚，相疇變大，尤其是在凍融循環(huán)后期，瀝青相的分散顆粒直徑逐漸增加，團(tuán)聚更加嚴(yán)重，甚至從環(huán)氧樹(shù)脂固連續(xù)相中析出。

2.4 凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青吸水性能的影響

環(huán)氧瀝青路面在凍融條件下的破壞，主要是外界水分通過(guò)環(huán)氧瀝青面層中的薄弱處并逐漸聚集在路面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部后，在低溫下水分凍結(jié)而發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致瀝青混合料產(chǎn)生凍脹破壞。因此，水分進(jìn)入環(huán)氧瀝青體系中的速率和進(jìn)入量，會(huì)直接影響環(huán)氧瀝青路面破壞的速度和破壞程度。

圖5是凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)基質(zhì)瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧瀝青吸水率的影響。從圖中可以看出：基質(zhì)瀝青的吸水率隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加基本不發(fā)生變化；而環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧瀝青的吸水率在凍融循環(huán)初期，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加明顯升高，但凍融循環(huán)后期基本不發(fā)生變化，且兩材料提升幅度和速率非常相似，這說(shuō)明：在凍融循環(huán)初期，水分子不斷進(jìn)入了環(huán)氧瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂的體系中，且在凍融循環(huán)初期就基本達(dá)到飽和狀態(tài)。結(jié)合這兩點(diǎn)可以認(rèn)為，水在環(huán)氧樹(shù)脂中具有較強(qiáng)的吸收和擴(kuò)散能力，在凍融循環(huán)初期，水分子在環(huán)氧瀝青固化體系中，不斷被環(huán)氧樹(shù)脂所吸收，并且小分子潤(rùn)滑劑的形式存在，減少環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)體系的網(wǎng)絡(luò)作用力，使體系柔性提高，因而對(duì)環(huán)氧瀝青的強(qiáng)度造成了一定的損失。

圖5 吸水率隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化

2.5 凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青固化結(jié)構(gòu)的影響

環(huán)氧瀝青體系在凍融條件下出現(xiàn)的力學(xué)性能的下降的原因，一方面是外界水分進(jìn)入環(huán)氧瀝青試件的空隙中，對(duì)體系增塑，同時(shí)伴隨瀝青相逐漸從環(huán)氧樹(shù)脂連續(xù)相中析出，而導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度降低；另一方面是在水分的作用下，環(huán)氧樹(shù)脂已經(jīng)交聯(lián)的酯鍵發(fā)生水解而導(dǎo)致分子鏈斷裂，破壞體系交聯(lián)結(jié)構(gòu)，造成力學(xué)強(qiáng)度降低。圖6是凍融循環(huán)次數(shù)對(duì)基質(zhì)瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)氧瀝青水解溶液pH值的影響。

圖6 pH值隨凍融循環(huán)次數(shù)的變化

從圖6中可以看出：基質(zhì)瀝青水解溶液的pH值隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加基本沒(méi)有發(fā)生變化，而環(huán)氧瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂的pH值下降幅度和速率非常相似，這表明環(huán)氧瀝青固化體系中基質(zhì)瀝青并沒(méi)有水解，只有環(huán)氧樹(shù)脂部分發(fā)生水解，表現(xiàn)為體系酸性增強(qiáng)、溶液的pH值下降。

筆者進(jìn)一步利用DMA對(duì)凍融循環(huán)后環(huán)氧瀝青材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。DMA分析是在程序升溫或恒溫下，聚合物受到交變力場(chǎng)作用時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變，在這種外力作用下，聚合物的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系隨溫度等條件的變化分析。在DMA分析中，正切值tanδ是損耗能量和存儲(chǔ)能量比值，其隨溫度變化曲線出現(xiàn)的最大值所對(duì)應(yīng)的溫度通常被定義為T(mén)g，通過(guò)DMA分析，可以判定環(huán)氧瀝青材料的Tg,進(jìn)一步可獲取其相結(jié)構(gòu)及相轉(zhuǎn)變等重要信息。圖7為凍融循環(huán)前后環(huán)氧瀝青的DMA分析曲線。

圖7 凍融循環(huán)后環(huán)氧瀝青的DMA曲線

從圖7中可以看出，在凍融循環(huán)之前，體系中瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂兩相表現(xiàn)出很好的相容性，環(huán)氧瀝青Tg約為55 ℃，而經(jīng)過(guò)浸水后，其Tg明顯降低至50 ℃左右且出現(xiàn)一個(gè)平臺(tái)。這說(shuō)明：一方面水分子的進(jìn)入使體系柔性增加，塑性運(yùn)動(dòng)加劇，因而Tg下降，這也進(jìn)一步印證了上述推論；另一方面，在水環(huán)境中，瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生較微弱的相分離。將浸水后的樣品進(jìn)行干燥后，從曲線上出現(xiàn)兩個(gè)峰值，分別對(duì)應(yīng)瀝青的Tg約-20 ℃和環(huán)氧樹(shù)脂的Tg約50 ℃，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)干燥后，環(huán)氧瀝青固化體系已經(jīng)完全分成瀝青和環(huán)氧樹(shù)脂兩相，環(huán)氧瀝青固化體系遭到嚴(yán)重破壞。

3 結(jié) 論

1)經(jīng)過(guò)7次凍融循環(huán)后，環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度從5.12 MPa降低到3.46 MPa，降幅約32.42 %；黏結(jié)強(qiáng)度從從47.87 MPa降低到46.31 MPa，降幅為3.25 %；在同等條件下，凍融循環(huán)對(duì)環(huán)氧瀝青拉伸強(qiáng)度的破壞程度較黏結(jié)強(qiáng)度更明顯。

2)由于凍融循環(huán)后環(huán)氧瀝青的拉伸強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度下降，造成的環(huán)氧瀝青混凝土的馬歇爾穩(wěn)定度、抗拉彎強(qiáng)度、最大彎拉應(yīng)變和彎曲勁度模量也發(fā)生不同程度的下降，在環(huán)氧瀝青混凝土剝離斷面上，也表現(xiàn)出石料和環(huán)氧瀝青料的面積比率發(fā)生變化。

3)凍融循環(huán)后環(huán)氧瀝青體系破壞機(jī)理為，一方面是水分的進(jìn)入使環(huán)氧樹(shù)脂和的瀝青之間的分散均勻性發(fā)生物理破壞；另一方面是水分的作用下，環(huán)氧樹(shù)脂本身在水分的作用下發(fā)生水解而導(dǎo)致分子鏈斷裂，破壞體系交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

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Water Damage Mechanism of Epoxy-Asphalt Concrete

Zhou Wei1, 2, Zhao Hui2, Wen Jun3, Cai Fangchang1, 2, Jiang Tao1, 2

(1. Key Laboratory for Green Preparation & Application of Functional Materials of Ministry of Education, Wuhan 430062, Hubei, China; 2. Faculty of Materials Science & Engineering, Hubei University, Wuhan 430062, Hubei, China; 3. Hubei Traffic Engineer Testing Centre, Wuhan 430051, Hubei, China)

Combining with the photomicrographs of epoxy-asphalt concrete and fluorescence photomicrographs of the section of epoxy-asphalt concrete, the mechanical strength, water absorption, pH value and DMA analysis of epoxy-asphalt was used before and after freeze-thaw cycles, to investigate the damage mechanism of mechanical properties of epoxy asphalt under freeze-thaw cycles. The results show that: the causes of the damage of epoxy-asphalt concrete under freeze-thaw cycles were that the dispersion of epoxy-asphalt-aggregates was destroyed in the physical aspects and the curing structural of epoxy were bracken in the chemistry aspects. At the initial stage of freeze-thaw cycles, the water molecules into the epoxy asphalt system cause epoxy hydrolyzed, which destroys the molecular structure of the cross-linked epoxy resin curing; at the late stage of freeze-thaw cycles, asphalt gradually separates out of the curing system, which causes the curing system structure damaged, the tensile strength of the system reduced by about 32.42 % from 5.12 MPa to 3.51 MPa, and the adhesive strength reduced by 3.25 % from 47.87 MPa to 46.31 MPa.

road engineering; epoxy-asphalt; water damage; damage mechanism; freeze-thaw cycles; mechanical property

10.3969/j.issn.1674-0696.2015.01.12

2013-10-12；

2014-02-28

周 威(1981—)，男，湖北孝感人，實(shí)驗(yàn)師，博士，主要從事多相多組分高分子材料方面的研究。E-mail：zhouwei@hubu.edu.cn。

U414

A

1674-0696(2015)01-054-06