消石灰對改性乳化瀝青混合料性能的影響

李建利　李乃堯

摘 要：為研究消石灰對環氧改性乳化瀝青的基本性能及對環氧改性乳化瀝青混合料的物理性能、力學性能及路用性能的影響，首先測試與對比不同消石灰添加量下環氧改性乳化瀝青的基本性能指標變化趨勢，通過試驗分析瀝青混合料馬歇爾試件的孔隙率、凍融劈裂抗拉強度比和浸水殘留穩定度與消石灰添加量的變化關系，確定最佳消石灰添加量。最后測定消石灰添加量為零和最佳添加量時環氧乳化瀝青混合料的粘附性、馬歇爾穩定度和動穩定度。研究成果可為研發黏結性能好、初期強度形成時間較短、成型強度高、高低溫性能和抗水損能力好的冷補料提供新的思路和方法。

關鍵詞：消石灰;環氧改性乳化瀝青;環氧改性乳化瀝青混合料;力學性能;路用性能

中圖分類號：U414文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）26-0101-02

目前，冷修補在道路養護中的作用日益突出。環氧類乳劑型冷補料[1-3]因污染小、能耗低、施工簡便、節約成本的優點使其在坑槽冷修補中發揮著重要作用。由于環氧改性乳化瀝青混合料水分蒸發慢、黏結性差和水穩定性低的弱點一直影響其推廣性，因而，改善環氧改性乳化瀝青混合料的黏結性，對生產出性能優良的改性乳化瀝青混合料至關重要。

1 石灰-環氧改性乳化瀝青混合料強度形成機理分析

本文研究所用的生石灰主要成分為氧化鈣和氧化鎂，二者均可在普通環境條件下與水發生化學反應，生成不溶于水的碳酸鈣和碳酸鎂，且在發生化學反應時釋放大量的熱量，這也將促進乳化瀝青混合料中水分的蒸發。

因生石灰與環氧改性乳化瀝青中水及空氣中的二氧化碳、二氧化硫等氣體最終生成不溶于水的鈣鹽和鎂鹽，且均勻分布在混合料中，當鈣鹽和鎂鹽強度形成時，可對混合料起到加筋效果。

2 原材料的選擇和實驗設備

2.1 原材料的性質

2.1.1 環氧改性乳化瀝青。本試驗所用改性乳化瀝青是采用基質瀝青乳化，后采用水性環氧樹脂和多氨類固化劑進行改性得到的陽離子乳化瀝青。

2.1.2 集料。本試驗所用的粗集料、細集料均為優質石灰巖，礦粉為碳酸鈣粉末。

2.1.3 消石灰。試驗采用的消石灰為白色粉末狀固體。

2.2 試驗設備

研究所用實驗設備和儀器主要有高速剪切分散乳化機、恒溫循環水浴箱、針入度儀、瀝青延度試驗儀、瀝青軟化點試驗儀和電子天平等。

3 試驗分析

3.1 消石灰對改性乳化瀝青性能的影響

將添加量為0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的消石灰分別加入環氧改性乳化瀝青中，利用高速剪切分散乳化機將乳液攪拌均勻，并測試石灰環氧改性乳化瀝青蒸發殘留物的三大指標。

隨著消石灰添加量的增加，改性乳化瀝青蒸發殘留物的針入度和延度不斷下降，軟化點不斷升高，黏度不斷增大。因此，添加消石灰可以提高瀝青的黏度，增加瀝青與集料的黏結力。

3.2 確定消石灰最佳添加量

3.2.1 試驗方案與方法。本文在瀝青混合料中摻加消石灰的做法是用消石灰代替部分礦粉，級配采用規范規定的LB-13型級配范圍的中值，最佳乳液用量為7.8%，瀝青用量為4.76%。消石灰代替礦粉采用5種比例進行試驗，即消石灰占礦料總重的0.0%、0.5%、1.5%、2.0%和2.5%。最佳消石灰添加量采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗所得殘留穩定度和凍融劈裂強度比（TSR）綜合確定。

3.2.2 試驗方案與方法。將養生完全的馬歇爾試件分別進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗。

綜合分析可知，當消石灰摻量為1.5%時，馬歇爾試件的孔隙率最小，凍融劈裂抗拉強度比和浸水殘留穩定度最大。此時，瀝青混合料性能最優。因此，在乳液用量為7.8%，瀝青用量為4.76%時，消石灰最佳摻量為1.5%。

3.3 消石灰對環氧改性乳化瀝青混合料性能的影響

3.3.1 粘附性試驗分析。在最佳消石灰摻量下的環氧改性乳化瀝青混合料的粘附性等級高于未添加消石灰的瀝青混合料，以此得出結論，在環氧改性乳化瀝青混合料中加入最佳摻量的消石灰可提高混合料的粘附性，提高混合料的抗剝落能力，提高混合料的耐久性。

3.3.2 馬歇爾穩定度分析。分別按照石灰劑量為1.5%和石灰劑量0%，油石比為7.8%拌制環氧改性乳化瀝青混合料，并制作兩種混合料的標準馬歇爾試件，養生完全后進行馬歇爾穩定度試驗。

最佳石灰劑量下的石灰環氧改性乳化瀝青混合料的穩定度大于改性乳化瀝青混合料的穩定度。這說明，石灰有利于提高環氧改性乳化瀝青混合料的熱穩定性和抵抗塑性變形的能力。

3.3.3 高溫車轍試驗分析。分別按照石灰劑量為1.5%和石灰劑量0%，油石比為7.8%拌制環氧改性乳化瀝青混合料，并制作兩種混合料的車轍板，養生完全后進行高溫車轍試驗。

石灰環氧改性乳化瀝青混合料的動穩定度大于環氧改性乳化瀝青混合料的動穩定度，其高溫穩定度較好。

4 結論

①消石灰與乳化瀝青中的水發生水化反應，促進乳化瀝青破乳，縮短環氧改性乳化瀝青混合料強度形成的時間。

②在環氧改性乳化瀝青中添加消石灰可以改善瀝青的高低溫性能，提高瀝青的黏度，增加瀝青與集料的黏結力。

③最佳添加量的消石灰可以提高環氧改性乳化瀝青冷補料的密度，減少冷補料的空隙率，提高冷補料的飽和度，提高環氧改性乳化瀝青冷補料馬歇爾試件在高溫和低溫條件下抵抗塑性變形的能力。

參考文獻：

[1]馮雷雷.改性乳化瀝青的制備及性能[D].西安：西北大學，2009.

[2]何小文.冷補瀝青混合料的研究與應用[J].安徽建筑，2012（3）：193-195.

[3]林川.汕汾高速公路瀝青混凝土路面摻加消石灰抗剝離的施工技術[J].廣東公路交通，2002（4）：36-39.