水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的路用性能研究

李靖

摘 要：隨著我國道路網(wǎng)絡(luò)的不斷延伸，道路交通量急劇增加，公路路面的養(yǎng)護工作日趨嚴(yán)峻，路面養(yǎng)護需要不受氣候條件限制的高性能修補材料，而水性環(huán)氧乳化瀝青混合料作為一種優(yōu)良的修補材料，能在常溫下對路面進行快速修補。因此，研究環(huán)氧乳化瀝青混合料的路用性能意義重大。本文簡單分析了水性環(huán)氧乳化瀝青混合料及其路用性能。

關(guān)鍵詞：水性環(huán)氧；乳化瀝青；混合料；路用性能

近年來，我國道路交通量快速增長，國民經(jīng)濟的發(fā)展對公路交通需求量及服務(wù)水平要求越來越高，現(xiàn)有的瀝青路面大都處于超負(fù)荷與超齡期的狀態(tài)。隨著瀝青路面使用時間的延長，加之異常天氣和重載超限車輛的影響，導(dǎo)致各種病害的出現(xiàn)。以乳化瀝青為粘結(jié)料的瀝青路面局部修補技術(shù)，具有節(jié)能降耗、減少污染、應(yīng)用范圍廣、施工便利、減少施工期等諸多優(yōu)點。但純?nèi)榛癁r青強度低、柔韌性差粘結(jié)度低，不利于乳化瀝青在瀝青路面養(yǎng)護和維修中的推廣和應(yīng)用。采用水性環(huán)氧樹脂對乳化浙青進行改性，使其具有較強的粘結(jié)力、高溫穩(wěn)定性、優(yōu)越的彈性恢復(fù)能力和較高的抗壓、抗變形能力等，以滿足在瀝青路面維修和養(yǎng)護的要求。

一、水性環(huán)氧乳化瀝青混合料

（一）乳化瀝青。乳化沏青中主要包含湖青、水、乳化劑和穩(wěn)定劑。乳化瀝青制備過程是將黏稠的瀝青加熱到流動狀態(tài)，再經(jīng)攪拌，剪切及高速離心等機械作用，使瀝青形成細(xì)小的微粒，且以此狀態(tài)均勻分散于含有穩(wěn)定劑、乳化劑及其它添加劑的水中，形成水包油型的瀝青乳液，其外觀為茶褐色，在常溫下有較好的流動性。

（二）混合料。水性環(huán)氧乳化瀝青混合料以乳化瀝青為基料，以環(huán)氧樹脂、固化劑、環(huán)氧樹脂改性劑的混合乳液作為改性劑，按一定比例配制而成，表1是制備水性環(huán)氧瀝青的各種組分的比例，將水性環(huán)氧樹脂按照計量加入乳化瀝青中，經(jīng)過攪拌使之混合均勻，得到A組分。使用時將B組分固化劑T450按照水性環(huán)氧瀝青環(huán)氧樹脂E-51和PF5233的計量計算加入，經(jīng)高速攪拌混合均勻后在30min用完。乳化瀝青加入水性環(huán)氧樹脂后，在受機械力的作用及兩種物質(zhì)分子自身運動情況下，乳化瀝青與水性環(huán)氧樹脂相互交錯形成物理交聯(lián)鍵，除物理鍵交聯(lián)外，瀝青、環(huán)氧樹脂之間還存在著化學(xué)鍵交聯(lián)。與單純的環(huán)氧樹脂分子網(wǎng)絡(luò)或單純的瀝青膠體結(jié)構(gòu)相比，這種整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抵抗外力破壞的能力要強得多；牢固的環(huán)氧樹脂交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提高了改性乳化瀝青的耐久性；水性環(huán)氧樹脂乳化湖青具有較強的粘結(jié)強度；同時，完好的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，保證了其良好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。

二、水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的路用性能

（一）強度。水性環(huán)氧乳化瀝青的強度形成過程復(fù)雜，包括環(huán)氧乳化瀝青與集料的粘附、破乳、水分析出、水分蒸干和樹脂固化等復(fù)雜反應(yīng)。由于水分的存在，在泥合料攤鋪初期，水分游離在混合料內(nèi)部，干擾了粘結(jié)料與集料之間的粘附作用，同時也對集料之間的滑動起到促進作用，使集料之間的嵌擠作用減弱，從而使得混合料的整體強度較低。隨著荷載量的增加以及水分的蒸發(fā)，混合料的強度逐漸增加至穩(wěn)定值。

（二）高溫性能。水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性測定，采用車轍試驗（DS—動穩(wěn)定度）用以檢驗混合料的高溫抗車轍能力。通過實驗可知，環(huán)氧乳化瀝青混合料的動穩(wěn)定度明顯高于乳化瀝青混合料及熱拌瀝青混合料，原因主要是瀝青本身是熱塑性材料，瀝青在高溫條件下粘度極劇變小呈流體狀態(tài)，而環(huán)氧樹脂是熱固材料，環(huán)氧樹脂與固化劑發(fā)生交聯(lián)作用，形成穩(wěn)固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出良好的高溫抗車轍性能。

（三）低溫抗裂性能。在低溫季節(jié)，路面層在溫度梯度下會產(chǎn)生收縮變形，當(dāng)變形受到限制后鋪裝層之間收縮變形量差異較大時，鋪裝層表面將會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，當(dāng)收縮應(yīng)力超過混合料的容許拉應(yīng)力時，便會開裂，這就要求水性環(huán)氧乳化瀝青混合料有較高的低溫變形能力。目前用作評價瀝青混合料的低溫抗裂性的試驗方法很多，其中小梁彎曲試驗是目前比較常見的低溫試驗方法，評價低溫抗裂性能的指標(biāo)有抗彎拉強度和彎拉應(yīng)變值。

（四）水穩(wěn)定性。所謂瀝青混合料的水穩(wěn)定性，就是混合料的抗水損害能力，影響混合料水穩(wěn)定性的因素有很多，包括集料性質(zhì)、瀝青性質(zhì)、瀝青與集料之間的作用以及混合料的體積指標(biāo)等因素。瀝青混合料的水穩(wěn)定性通過浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗及瀝青混合料凍融劈裂試驗來評價。水性環(huán)氧乳化瀝青混合料試件的穩(wěn)定度MS1要高于熱拌瀝青混合料及乳化瀝青混合料。這是由于環(huán)氧樹脂本身粘結(jié)力較大，而且作為一種熱固性材料，固化后的產(chǎn)物物化性能穩(wěn)定，能與瀝青分子材料形成三維網(wǎng)狀的穿插網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出較高的強度。

三、結(jié)語

總而言之，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料具有良好的路用性能，將其應(yīng)用于實際工程中可改善徹青路面使用性能，延長使用壽命，減少養(yǎng)護維修的投入，降低資源和能源的消耗，推動我國浙青路面養(yǎng)護維修工作。

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