改性樹脂冷拌路面修補材料強度增長規(guī)律研究

李永弟 侯俊濤 李 強

(陜西省西咸新區(qū)灃東新城市政園林配套中心，陜西 西安 710000)

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改性樹脂冷拌路面修補材料強度增長規(guī)律研究

李永弟 侯俊濤 李 強

(陜西省西咸新區(qū)灃東新城市政園林配套中心，陜西 西安 710000)

采用兩種改性樹脂配方作為混合料的結(jié)合料，分別測試了結(jié)合料的密度，選擇適合路面修補的混合料級配，并通過馬歇爾試驗進行了配合比設(shè)計，確定了最佳瀝青用量，研究了不同溫度條件下冷拌混合料強度隨時間的增長情況，總結(jié)了這種改性樹脂結(jié)合料冷拌混合料的強度行程規(guī)律。

改性樹脂結(jié)合料,路面修補,冷拌混合料,強度增長

0 引言

路面工程中常用的冷拌混合料作為路面快速修補用材料，因為可以就地冷拌或者冷拌后儲存?zhèn)溆?。冷拌混合料相對使用熱拌混合料作為路面修補材料的應(yīng)用條件更廣，可以做到隨時發(fā)現(xiàn)路面病害隨時維修處置，大大提高了路面維修養(yǎng)護的及時性，對保障交通安全，提高路面服務(wù)水平，延長路面壽命幫助很大。因此，本文研究的主要就是一種基于改性樹脂結(jié)合料的冷拌混合料的配合比和強度增長規(guī)律，可以為這種材料在路面維修中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1 原材料試驗

1.1 結(jié)合料

該新型冷拌結(jié)合料是由不同組分配比而成，由于比例的不同分為C1型與C2型兩種，分別進行試驗對比研究。C1型與C2型兩種結(jié)合料都是由3個不同組分按一定比例混合而成，其中1號組分為樹脂材料，2號組分為固化劑，3號組分為增柔添加劑。根據(jù)試驗規(guī)程對兩種結(jié)合料進行密度和相對密度試驗，實驗室中采用密度瓶法。

對C1型與C2型結(jié)合料進行平行試驗，每組2個。其中由于1組分材料粘性較大，可以把1組分和3組分混合攪拌30 s，成為易于流動的液體狀，再加入2組分攪拌均勻后裝入密度瓶，攪勻后兩種結(jié)合料均呈現(xiàn)無色透明膠狀體。

在試驗過程中，考慮到混合料會和水產(chǎn)生混溶的現(xiàn)象，結(jié)合料需靜止3 h再注滿25 ℃水。其余操作按照試驗規(guī)程[1]。在室內(nèi)溫度16 ℃，測量結(jié)果見表1。

表1 結(jié)合料密度與相對密度

1.2 集料

試驗中集料是石灰?guī)r，進行集料密度試驗。首先，把礦料和礦粉放在110 ℃的保溫箱內(nèi)烘干；其次，把礦料按每檔篩分出，每檔料稱至少300 g，用濕布把表面的水輕輕擦拭去；然后根據(jù)實驗規(guī)范，粗料用網(wǎng)籃法測量，細料用容量瓶法測量。

試驗過程中發(fā)現(xiàn)，該礦料中的細集料吸水性差，向容量瓶加入細集料時每次加入少許，然后搖動容量瓶，也可用玻璃棒慢慢攪拌均勻，然后加入一定量清水沖洗掉玻璃棒上的細集料顆粒。注意盡量不讓細集料在水中結(jié)團，否則會影響測試結(jié)果。靜止24 h后測量容量瓶、水、集料的整體質(zhì)量。其余操作按照試驗規(guī)程進行，每檔料的測量數(shù)據(jù)見表2。

表2 集料的表觀密度

2 配合比試驗

2.1 級配的選擇

我國瀝青路面采用的是施工技術(shù)規(guī)范[2]中推薦的AC類瀝青混合料，這種混合料的級配類型屬于連續(xù)級配，混合料空隙率小，顆粒偏細，施工時易于壓實，比較適于路面修補混合料采用。本文試驗研究中選擇AC-13級配進行混合料試驗研究，級配及礦粉用量如表3所示。

表3 混合料的級配和礦粉用量

2.2 確定最佳結(jié)合料用量

試驗采用工程建設(shè)單位在施工中使用最多的馬歇爾試驗方法確定最佳結(jié)合料用量。

取4%,4.5%,5%,5.5%,6%五組結(jié)合料量分別冷拌混合料?；旌狭习韬驮囼炛邪l(fā)現(xiàn)兩種結(jié)合料不易攪拌，為提高礦料裹覆性，可以把1組分和3組分先加入大骨料中人工拌和1 min，然后倒入2組分再用機械拌和1 min，最后添加礦粉再拌和1.5 min，實踐證明這樣拌和骨料表面結(jié)合料覆蓋較好，成形后的試件表面光整，對其路用性能提高有利。拌和好的混合料，在馬歇爾擊實設(shè)備上雙面擊實75次成型馬歇爾試件。成型后試件放在室溫下靜置1 h后即可脫模，成形后的試件如圖1所示。

物理—力學(xué)指標(biāo)的測定：

壓力的測定。在馬歇爾擊實儀上制成試件，放室溫24 h后，水浴保溫30 min，溫度為60 ℃條件下進行。由于所用改性樹脂結(jié)合料抗壓強度大，超過了馬歇爾穩(wěn)定度儀的量程，所以選取在NYL-300型壓力試驗機上測得，壓力機最小刻度0.2 kN。其余相關(guān)體積參數(shù)，按照規(guī)范操作測得，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 冷拌混合料馬歇爾試件試驗結(jié)果

這種樹脂結(jié)合料固化后強度大、粘附性強，其力學(xué)性能與瀝青結(jié)合料完全不同，所以混合料的最佳結(jié)合料用量的選擇也應(yīng)與瀝青混合料不同。選擇最佳結(jié)合料用量的目的是使混合料獲得較好的路用性能?？紤]到空隙率對修補后的坑槽處路面耐久性影響很大，結(jié)合施工技術(shù)規(guī)范中對混合料孔隙率和飽和度的要求，確定最佳結(jié)合料量是5.5%。在試驗拌和過程中，觀察發(fā)現(xiàn)結(jié)合料用量為5.5%時集料上的結(jié)合料裹覆性較好。

3 混合料強度增長規(guī)律試驗研究

3.1 壓力試驗結(jié)果

因為改性樹脂結(jié)合料具有較短的凝固時間性，某些化學(xué)成分的生產(chǎn)與強度增長也有重要關(guān)系，需要進行不同養(yǎng)生溫度后的試件徑向抗壓強度測量試驗。針對結(jié)合料用量為5.5%的試件進一步進行混合料抗壓性能與溫度、時間的關(guān)系試驗，可以確定最佳的施工時間，對施工工藝進行指導(dǎo)。

為研究溫度和時間對改性樹脂冷拌混合料強度形成的影響，進行了在不同養(yǎng)生溫度和養(yǎng)生時間的馬歇爾試件抗壓試驗。冷拌混合料擊實成型試件后在分別-5 ℃,25 ℃和60 ℃環(huán)境溫度下養(yǎng)生0 h～72 h，根據(jù)不同養(yǎng)生時間分組，將試件置于馬歇爾試驗上下壓頭之間后在壓力機上進行抗壓試驗。

依據(jù)在不同環(huán)境溫度下兩種類型的試件隨時間變化的抗壓強度情況，得到結(jié)合料壓力與時間曲線見圖2,圖3。

3.2 結(jié)果分析

從曲線上知，兩種結(jié)合料在高溫、室溫、低溫條件下試件的壓力隨時間先增加后趨于穩(wěn)定，在相同條件比較，兩種試件的壓力遠遠大于普通的馬歇爾試件的抗壓力。在高溫、室溫時試件壓力在6 h后迅速上升，在低溫條件下壓力在18 h后強度增加速度加快。由此得出，溫度對改性樹脂類結(jié)合料的影響比較大，較高的溫度加快了三組分結(jié)合料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時有機溶劑快速揮發(fā)，試件壓力的迅速增加。

4 結(jié)語

1)結(jié)合施工技術(shù)規(guī)范中對冷補混合料孔隙率和飽和度的要求，確定此種改性樹脂結(jié)合料在冷補混合料中的最佳用量是5.5%。

2)對兩種不同配方的結(jié)合料冷拌混合料試件在高溫、室溫和低溫養(yǎng)生條件下，強度隨時間先增加后趨于穩(wěn)定，兩種試件的強度都遠大于普通的熱拌瀝青混合料馬歇爾試件。

3)溫度對改性樹脂類結(jié)合料的影響比較大，在高溫和室溫時試件壓力在6 h后迅速上升，在低溫條件下壓力在18 h后強度增加速度加快。

[1] JTJ E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)范[S].

[2] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 龐世華.環(huán)氧乳化瀝青冷補混合料及應(yīng)用研究[D].西安：長安大學(xué),2013.

[4] 張 濤.冷拌冷鋪瀝青混合料的研究[D].重慶：重慶大學(xué),2007.

[5] 李立寒，張南鷺.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2012.

Study on the strength growth of cold mixture in pavement repair based on modified resin binder

Li Yongdi Hou Juntao Li Qiang

(ShannxiNewXixianDistrictNewBangdongCityMunicipalGardenFacilityCenter,Xi’an710000,China)

Two kinds of modified resin were used as the material of the mixture, and the density of the material was tested. The gradation of asphalt mixture is selected, and the optimum asphalt content is determined by the Marshall test method. The strength of cold mix at different temperatures was studied. The strength of this kind of modified resin with cold and mixed materials is summarized.

modified resin binder, pavement repair, cold mixture, strength growth

1009-6825(2017)13-0109-02

2017-02-20

李永弟(1978- )，男，碩士，工程師

U214.1

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