水性環(huán)氧樹脂在半柔性路面的應(yīng)用研究

張 兵 肖 遙

（1 武漢市市政建設(shè)集團(tuán)有限公司， 湖北 武漢 430023）

（2 重慶九永高速公路建設(shè)有限公司， 重慶 402100）

0 引言

半柔性路面目前在我國(guó)應(yīng)用廣泛，其瀝青混合料結(jié)構(gòu)為骨架-空隙型。通過大量研究及工程實(shí)例發(fā)現(xiàn)，半柔性路面容易產(chǎn)生裂縫造成開裂等病害，其主要原因是水泥基材與瀝青材料之間粘結(jié)的內(nèi)應(yīng)力無法抵抗兩種材料之間熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力[1]。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)乳化瀝青改性進(jìn)行了很多探索，尋找一種高強(qiáng)度、粘結(jié)力強(qiáng)、溫度穩(wěn)定性好的改性材料，以增強(qiáng)不同材料之間的粘結(jié)性，使路面減少開裂等病害[2]。

水性環(huán)氧樹脂是在環(huán)氧樹脂大分子鏈上引入親水基團(tuán)，是一種優(yōu)良的改性劑[3]，本文擬通過試驗(yàn)確定水性環(huán)氧樹脂的最佳摻量及改性后的半柔性路面材料的路用性能表現(xiàn)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 乳化瀝青

本文試驗(yàn)采用SBR改性乳化瀝青，其具體檢測(cè)指標(biāo)如表1所示，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

表1 SBR改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 集料與水泥

本文試驗(yàn)集料采用輝綠巖，其相關(guān)性能檢測(cè)依照有關(guān)規(guī)范[4]進(jìn)行，檢測(cè)結(jié)果如表2，礦粉采用石灰石礦粉。

表2 集料的物理性質(zhì)指標(biāo)

1.3 水性環(huán)氧樹脂與固化劑

水性環(huán)氧樹脂及固化劑性能參數(shù)見表3。

表3 水性環(huán)氧樹脂與固化劑技術(shù)指標(biāo)參數(shù)

2 水性環(huán)氧樹脂改性半柔性路面材料路用性能試驗(yàn)

本文試驗(yàn)采用體積設(shè)計(jì)法控制瀝青混合料試件的空隙率，試件孔隙率設(shè)計(jì)為30%，連通孔隙率為22%。

2.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)

為檢驗(yàn)水性環(huán)氧樹脂改性瀝青混合料的抗水損性能，本文進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)[5]，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表 5可以看出，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的不斷增加，試件的馬歇爾穩(wěn)定度也隨之增大。當(dāng)水性環(huán)氧樹摻量為8%時(shí)，試件馬歇爾穩(wěn)定度與浸水穩(wěn)定度分別為10.52kN與8.71kN。

2.2 低溫彎曲試驗(yàn)

半柔性路面是有機(jī)材料與無機(jī)材料的復(fù)合材料，瀝青混合料在溫度下降較快時(shí)，會(huì)加劇混合料的低溫開裂。本文通過采用MTS試驗(yàn)儀進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度與加載速度分別設(shè)定為-10℃與5mm/min，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由上表看出，隨著水性環(huán)氧樹脂的加入，混合料試件的抗彎拉強(qiáng)度與彎拉應(yīng)變均一定程度上增大，當(dāng)水性環(huán)氧樹脂摻量為8%時(shí)，混合料試件的抗彎拉強(qiáng)度與彎拉應(yīng)變分別達(dá)到7.21MPa與1091με。由此，水性環(huán)氧樹脂的加入可以有效提高半柔性路面材料的抗彎拉強(qiáng)度及彎拉應(yīng)變，一定程度上改善了混合料的低溫抗裂性能。

2.3 輪轍變形試驗(yàn)

在半柔性路面的實(shí)際應(yīng)用中，車轍是一種較為常見的病害，通常通過室內(nèi)輪轍變形試驗(yàn)檢測(cè)混合料的抗車轍性能。本文試驗(yàn)以深度變形率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)過程以標(biāo)準(zhǔn)試件44次/min的頻率碾壓1000次，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 輪轍變形試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表 5可以看出，水性環(huán)氧樹脂可以降低混合料試件的變形率，隨著摻量的不斷增大，混合料試件的深度變形率都不斷減小的趨勢(shì)。其中，當(dāng)水性環(huán)氧樹脂摻量在4%之前，深度變形率的下降較為明顯，在摻量為6%之后趨于穩(wěn)定。由此，水性環(huán)氧樹脂在提高改性乳化瀝青混合料的抗車轍性能方面效果顯著，但是當(dāng)混合料的孔隙中充滿水性環(huán)氧樹脂混合液后改善效果不再明顯。

3 結(jié)論

通過對(duì)水性環(huán)氧樹脂改性SBR乳化瀝青蒸發(fā)殘留物進(jìn)行軟化點(diǎn)、延度及針入度試驗(yàn)，可以得到水性環(huán)氧樹脂可以提高改性 SBR乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的軟化點(diǎn)，延度及針入度隨摻量不斷下降。當(dāng)水性環(huán)氧樹脂摻量≤6%時(shí)，軟化點(diǎn)及延度變化較為顯著。

通過對(duì)不同水性環(huán)氧樹脂摻量的改性乳化瀝青混合料進(jìn)行室內(nèi)浸水馬歇爾試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)及輪轍變形試驗(yàn)可以得到，水性環(huán)氧樹脂在混合料的抗水損、抗低溫開裂及抗車轍性能方面改善顯著，從改善效果及經(jīng)濟(jì)性方面考慮，推薦6%水性環(huán)氧樹脂摻量為最佳摻量。