水性環氧樹脂在半柔性路面的應用研究

張 兵 肖 遙

（1 武漢市市政建設集團有限公司， 湖北 武漢 430023）

（2 重慶九永高速公路建設有限公司， 重慶 402100）

0 引言

半柔性路面目前在我國應用廣泛，其瀝青混合料結構為骨架-空隙型。通過大量研究及工程實例發現，半柔性路面容易產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的內應力無法抵抗兩種材料之間熱脹冷縮產生的應力[1]。目前，國內外學者對乳化瀝青改性進行了很多探索，尋找一種高強度、粘結力強、溫度穩定性好的改性材料，以增強不同材料之間的粘結性，使路面減少開裂等病害[2]。

水性環氧樹脂是在環氧樹脂大分子鏈上引入親水基團，是一種優良的改性劑[3]，本文擬通過試驗確定水性環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。

1 試驗材料

1.1 乳化瀝青

本文試驗采用SBR改性乳化瀝青，其具體檢測指標如表1所示，水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥。

表1 SBR改性乳化瀝青技術指標

1.2 集料與水泥

本文試驗集料采用輝綠巖，其相關性能檢測依照有關規范[4]進行，檢測結果如表2，礦粉采用石灰石礦粉。

表2 集料的物理性質指標

1.3 水性環氧樹脂與固化劑

水性環氧樹脂及固化劑性能參數見表3。

表3 水性環氧樹脂與固化劑技術指標參數

2 水性環氧樹脂改性半柔性路面材料路用性能試驗

本文試驗采用體積設計法控制瀝青混合料試件的空隙率，試件孔隙率設計為30%，連通孔隙率為22%。

2.1 浸水馬歇爾試驗

為檢驗水性環氧樹脂改性瀝青混合料的抗水損性能，本文進行浸水馬歇爾試驗[5]，試驗結果見圖1。

圖1 浸水馬歇爾試驗結果

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

2.2 低溫彎曲試驗

半柔性路面是有機材料與無機材料的復合材料，瀝青混合料在溫度下降較快時，會加劇混合料的低溫開裂。本文通過采用MTS試驗儀進行低溫彎曲試驗，試驗溫度與加載速度分別設定為-10℃與5mm/min，試驗結果見表4。

表4 低溫彎曲試驗結果

由上表看出，隨著水性環氧樹脂的加入，混合料試件的抗彎拉強度與彎拉應變均一定程度上增大，當水性環氧樹脂摻量為8%時，混合料試件的抗彎拉強度與彎拉應變分別達到7.21MPa與1091με。由此，水性環氧樹脂的加入可以有效提高半柔性路面材料的抗彎拉強度及彎拉應變，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

在半柔性路面的實際應用中，車轍是一種較為常見的病害，通常通過室內輪轍變形試驗檢測混合料的抗車轍性能。本文試驗以深度變形率作為評價指標，試驗過程以標準試件44次/min的頻率碾壓1000次，試驗結果見表5。

表5 輪轍變形試驗結果

根據表 5可以看出，水性環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。其中，當水性環氧樹脂摻量在4%之前，深度變形率的下降較為明顯，在摻量為6%之后趨于穩定。由此，水性環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，但是當混合料的孔隙中充滿水性環氧樹脂混合液后改善效果不再明顯。

3 結論

通過對水性環氧樹脂改性SBR乳化瀝青蒸發殘留物進行軟化點、延度及針入度試驗，可以得到水性環氧樹脂可以提高改性 SBR乳化瀝青蒸發殘留物的軟化點，延度及針入度隨摻量不斷下降。當水性環氧樹脂摻量≤6%時，軟化點及延度變化較為顯著。

通過對不同水性環氧樹脂摻量的改性乳化瀝青混合料進行室內浸水馬歇爾試驗、低溫彎曲試驗及輪轍變形試驗可以得到，水性環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，從改善效果及經濟性方面考慮，推薦6%水性環氧樹脂摻量為最佳摻量。