瀝青混合料離析處治材料與工藝優(yōu)化

胡建鋒+陳學(xué)軍+石德景+蔣應(yīng)軍

摘要：為了優(yōu)化瀝青混合料離析處治材料與工藝，研究了6種不同配比處治材料及3種處治工藝對(duì)不同離析程度的處治效果。結(jié)果表明：水性環(huán)氧乳化瀝青處治離析試件后，防水性能大幅提高，2次涂刷對(duì)試件路用性能影響顯著，第3次涂刷后增強(qiáng)不明顯；當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量為30%～40%時(shí)，輕度離析試件涂刷1次、中度和重度離析試件涂刷2次后力學(xué)性能分別提高2%～5%、10%～12%、10%～13%，水穩(wěn)定性能分別提高8%～13%、17%～21%、24%～31%，高溫性能提高9%～14%、10%～14%、26%～30%。

關(guān)鍵詞：道路工程；瀝青混合料；離析；處治

中圖分類號(hào)：U416.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Materials for Treatment of Asphalt Mixture Segregation and Process Optimization

HU Jianfeng1， CHEN Xuejun2， SHI Dejing3， JIANG Yingjun4

（1. Transportation Bureau of Wuyi County， Jinhua 321000， Zhejiang， China； 2. Highway Administration of

Yongkang City， Jinhua 321000， Zhejiang， China； 3. Highway Administration of Wuyi County，

Jinhua 321000， Zhejiang， China； 4. Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of

Ministry of Education， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China）

Abstract： In order to optimize the treatment of asphalt mixture segregation， the effects of six kinds of differently proportioned materials and three treatment techniques on the treatment of segregation were studied. The results show that by applying waterbased epoxy emulsion， the water resistance of the specimen is greatly improved， and the effect of the second brushing on the pavement performance of the specimen is notable， while the effect is not obvious after the third brushing. When the content of waterbased epoxy emulsion is 30%40%， after one time of brushing for mild segregation and two times for moderate and severe situations， mechanical property improves by 2%5%， 10%12% and 10%13% respectively， water stability improves by 8%13%， 17%21% and 24%31%， and high temperature performance improves by 9%14%， 10%14% and 26%30%.

Key words： road engineering； asphalt mixture； segregation； treatment

0引言

近年來(lái)，骨架密實(shí)瀝青混合料因其優(yōu)良的路用性能得到廣泛應(yīng)用[14]，但隨之而來(lái)的是工程實(shí)踐中出現(xiàn)的離析問(wèn)題。離析影響路面使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致路面壽命縮短一半甚至更多[57]。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者在防止或減少瀝青路面離析方面提出許多行之有效地措施[813]：商博明等提出采用水泥乳漿灌注技術(shù)處治離析路面[14]；曾德亮研究了采用水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青處治離析路面的防水抗?jié)B性；Johnson D等研究了密封劑對(duì)瀝青路面裂縫的處治效果；Harold L.C等探討了瀝青型密封劑、瀝青封層、乳化瀝青稀漿封層、瀝青霧封層、煤焦油型密封劑等表面涂層的封水效果[1620]。但上述研究?jī)H對(duì)封水、抗?jié)B性能進(jìn)行研究并提出了相應(yīng)的措施，未對(duì)路面離析問(wèn)題提出有效地處治方法。本文對(duì)瀝青混合料封水、抗?jié)B性能以及離析問(wèn)題進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的處治措施。

1原材料及試驗(yàn)方案

1.1原材料選擇

1.1.1瀝青混合料

瀝青采用SBS（IC）改性瀝青；粗集料采用平利縣水磨溝石料場(chǎng)的輝綠巖；細(xì)集料與礦粉采用平利縣紅巖溝石料場(chǎng)的石灰?guī)r。經(jīng)檢測(cè)，原材料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

1.1.2離析處治材料

離析處治材料主要由水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液、乳化瀝青和水性固化劑組成。

水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液選用雙酚環(huán)氧樹(shù)脂E44，采用復(fù)配乳化劑技術(shù)和相反轉(zhuǎn)法制備而成，技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表1。

乳化瀝青采用BE4型瀝青乳化劑和SK90#瀝青制備，技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表2。

固化劑與水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液相容性好，且在水性固化劑中加入乳化瀝青形成均勻、無(wú)沉淀、無(wú)破乳的混合液，固化劑技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表3。endprint

1.2試驗(yàn)方案

1.2.1礦料級(jí)配

1.2.2離析處治材料

試驗(yàn)擬采用離析處治材料的各成分比例見(jiàn)表5。表中“ExRyHz”表示乳化瀝青占x%、水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液占y%、固化劑占z%。

1.2.3處治工藝

試驗(yàn)擬采用6種離析處治材料、3種處治工藝。具體處治方案如下。

第1次涂刷時(shí)，離析處治材料涂刷量以即將流出而未流出試件為宜；涂刷1次后，當(dāng)試件表面材料破乳、顏色變黑時(shí)，進(jìn)行第2次涂刷，涂刷量以填充處治完第1次殘留的區(qū)域?yàn)橹?；涂?次后，當(dāng)試件表面材料破乳、顏色變黑時(shí)，進(jìn)行第3次涂刷，涂刷量以填充處治完第2次殘留的區(qū)域?yàn)橹埂?/p>

根據(jù)離析試件第1次和第2次的涂刷情況，研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)E100R0H0、E85R10H5和E70R20H10比例的處治材料涂刷后，離析試件在進(jìn)行水穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，離析處治材料軟化嚴(yán)重，尤其是E100R0H0比例，非常粘手，若應(yīng)用于實(shí)際工程，在夏季會(huì)出現(xiàn)黏輪胎

的比例稠度不斷增加，流動(dòng)性顯著降低，經(jīng)過(guò)第1次和第2次涂刷后試件的處治表面已被離析處治材料填充密實(shí)，故對(duì)于E25R50H25比例的處治材料，僅對(duì)重度離析的試件進(jìn)行第3次涂刷；對(duì)E40R40H20比例的處治材料，僅對(duì)中度離析和重度離析的試件進(jìn)行第3次涂刷；對(duì)E55R30H15比例的離析處治材料，對(duì)輕度、中度和重度離析的試件進(jìn)行第3次涂刷。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1水穩(wěn)定性能

可知，隨著涂刷次數(shù)增加，處治后中度、重度離析試件空隙率明顯降低，涂刷3次后對(duì)離析試件空隙率影響不明顯。相比乳化瀝青，水性環(huán)氧乳化瀝青封水效果更為顯著。

（2）滲水系數(shù)。處治前與處治后試件滲水系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，采用乳化瀝青處治時(shí)，涂刷1次后試件滲水系數(shù)顯著降低，由涂刷前的2 182（中度離析）、6 000 mL·min-1（重度離析）分別降低到490、3 000 mL·min-1，但不能滿足規(guī)范要求，再次涂刷對(duì)滲水系數(shù)無(wú)明顯影響，仍不能滿足規(guī)范要求；采用離析處治材料后，試件滲水系數(shù)顯著降低，且隨水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液增加，處治效果逐漸增強(qiáng)。中度離析時(shí)，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量為10%，涂刷2次后試件滲水系數(shù)為73 mL·min-1，即可滿足規(guī)范要求；水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)40%時(shí)涂刷1次，試件滲水系數(shù)為89 mL·min-1，滿足規(guī)范要求； 重度離析時(shí)，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量為40%，涂刷2次后試件不滲水；水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)50%時(shí)涂刷1次后試件滲水系數(shù)為41 mL·min-1，滿足規(guī)范要求。

可知：未經(jīng)處治的離析試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比不能滿足規(guī)范要求；處治后試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比有不同程度的提高，經(jīng)6種材料處治后輕度離析試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比均可滿足規(guī)范要求；采用乳化瀝青處治時(shí)，涂刷1次后試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比有所提高，由涂刷前的768%（輕度離析）、705%（中度離析）和632%（重度離析）分別提高到824%、752%和671%，再次涂刷對(duì)凍融劈裂抗拉強(qiáng)度無(wú)明顯影響，中度、重度離析試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比仍不能滿足規(guī)范要求。隨著水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的增加，處治效果增強(qiáng)。中度離析時(shí)，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)20%時(shí)，涂刷2次后中度離析試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比為807%，可滿足規(guī)范要求；水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)30%時(shí)涂刷1次后試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比為812%，可滿足規(guī)范要求。重度離析時(shí)，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)40%時(shí)涂刷2次后試件凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比為828%，可滿足規(guī)范要求。

2.2力學(xué)性能

（1）馬歇爾穩(wěn)定度。處治前與處治后試件馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

由表9可知：輕度、中度離析時(shí)，未經(jīng)處治的試件馬歇爾穩(wěn)定度滿足規(guī)范要求；乳化瀝青處治后馬歇爾穩(wěn)定度最大可提高7%，但處治后的重度離析試件馬歇爾穩(wěn)定度仍不能滿足規(guī)范要求；采用離析處治材料處治時(shí)，隨著水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的增加，處治效果增強(qiáng)；當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)30%～40%時(shí)，處治后的馬歇爾穩(wěn)定度可提高25%～35%（中度離析）或40%～55%（重度離析）；第3次涂刷后增強(qiáng)效果不顯著。

（2）劈裂抗拉強(qiáng)度。處治前與處治后試件的劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

由表10可知：乳化瀝青對(duì)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度幾乎無(wú)影響；采用離析處治材料時(shí)，隨著水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的增加，處治效果增強(qiáng)；當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)30%～40%時(shí)，處治后試件劈裂抗拉強(qiáng)度至少可提高10%；前2次涂刷對(duì)試件劈裂抗拉強(qiáng)度有顯著增強(qiáng)，第3次涂刷后效果不明顯。

可知：處治后試件抗剪強(qiáng)度有不同程度增加；采用乳化瀝青處治時(shí)，涂刷1次后試件抗剪強(qiáng)度提高了2%～3%，再次涂刷試件抗剪強(qiáng)度提高了4%～6%，提升幅度不明顯；采用離析處治材料處治時(shí)，隨水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液的增加，處治效果增強(qiáng)；當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液摻量達(dá)30%～40%時(shí)，經(jīng)2次涂刷后離析試件的抗剪強(qiáng)度可提高25%左右，前2次涂刷對(duì)試件馬歇爾穩(wěn)定度有顯著影響，第3次涂刷后增強(qiáng)效果不明顯。

3結(jié)語(yǔ)

（1）處治材料與工藝對(duì)離析試件水穩(wěn)定性能的影響結(jié)果表明：經(jīng)乳化瀝青處治后中度、重度離析試件滲水系數(shù)、水穩(wěn)定性仍不能滿足規(guī)范要求；而經(jīng)水性環(huán)氧乳化瀝青處治后中度、重度離析試件滲水系數(shù)、水穩(wěn)定性可滿足規(guī)范要求。

（2）處治材料與工藝對(duì)離析試件力學(xué)性能的影響結(jié)果表明：經(jīng)乳化瀝青處治后試件穩(wěn)定度、劈裂抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度無(wú)顯著提高；經(jīng)摻量為30%～40%的水性環(huán)氧乳化瀝青處治后，穩(wěn)定度可提高25%～35%（中度離析）或40%～55%（重度離析），劈裂抗拉強(qiáng)度可提高10%，抗壓強(qiáng)度可提高10%～15%。

（3）處治材料與工藝對(duì)離析試件高溫性能的影響結(jié)果表明：經(jīng)乳化瀝青處治后試件動(dòng)穩(wěn)定度、抗剪強(qiáng)度無(wú)顯著提高；經(jīng)摻量30%～40%水性環(huán)氧乳化瀝青處治后，試件動(dòng)穩(wěn)定度可提高10%～30%（中度離析）或50%～70%（重度離析），抗剪強(qiáng)度可提高約25%。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡力群，牛剛.骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)水泥穩(wěn)定碎石離析原因及改善措施[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2005，22（12）：2729，33.

[2]唐嫻，王社良，戴經(jīng)梁.瀝青混合料離析的評(píng)價(jià)模型與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2010，10（2）：15.

[3]李強(qiáng).瀝青混合料離析成因及控制[J].山西建筑，2004，30（2）：5354.endprint