一種彩色橋面乳化瀝青混合料的路用性能研究

雷 蕾

(山西晉宇路橋工程有限責任公司，山西太原 030000)

橋面不同于普通的道路路面，橋面的修建有更高的性能要求，但通過這幾年對橋面的研究發現，橋面的老化情況較普通道路路面更加嚴重，且維修的難度較大，因此，如何做好橋面的養護工作已經受到養護工作者越來越多的重視，成為當前橋梁和道路研究的重點方向。各國專家學者也在積極的尋求新的養護技術和新的材料，以解決橋面老化和性能不足的問題［1］。目前，對于乳化瀝青的研究發展較為迅速，且在道路修建和養護中，因其具有良好的性能而被大量應用。其中彩色乳化瀝青由于其具有色彩鮮艷、可視性好、美化道路效果的作用而被廣泛研究，如果能通過合理的配合比設計，使其能夠更好的應用于道路上，將會有巨大的經濟和社會價值，對于彩色乳化瀝青技術，國內外也進行了大量的研究，20世紀50年代，美國首先對彩色路面進行了研究探索，并取得了不錯的效果，并引起了當時對彩色路面的研究熱潮，但當時的研究僅僅是將有色染料和瀝青混合料簡單拌和，彩色道路的耐久性和性能均較差。在20世紀70年代，日本和歐洲的專家學者也對彩色路面的路用性能進行了大量的研究，并取得了很多有益的成果［2］。由于受歷史條件的限制，我國對彩色路面的研究開始較晚，但也取得了大量的研究成果，其中長安大學的郝培文教授和同濟大學的李立寒教授，在彩色路面中的研究較為深入，并開發出了新的彩色結合料，且配制出的彩色瀝青混合料具有良好的路面性能。鑒于上述研究成果，論文開發出了一種新的彩色乳化瀝青混合料，將其應用于橋梁橋面工程中，不僅能夠提高混合料的路用性能，也可以提高橋梁的美化效果。

1 原材料

環氧樹脂:瑞晟牌E-51環氧樹脂，其技術指標見表1。

表1 環氧樹脂技術性質

固化劑:與瑞晟牌E-51環氧樹脂相匹配的聚酰胺固化劑，其技術指標見表2。

表2 聚酰胺固化劑技術性質

乳化瀝青:其技術指標如表3所示。

表3 乳化瀝青技術指標試驗檢測

2 路用性能實驗分析

2.1 車轍試驗

本課題選擇的是瑞晟牌E-51環氧樹脂，通過研究乳化瀝青與環氧樹脂的不同配比進行試驗，乳化瀝青與環氧樹脂的比例分別為 10 ∶0，9 ∶1，8 ∶2，7 ∶3 進行車轍試驗，實驗結果見圖1，圖2。

圖1 動穩定度隨環氧樹脂摻量的變化情況

通過對車轍實驗結果進行分析，加入這種環氧樹脂后，明顯提高了彩色乳化瀝青混合料的動穩定度。對于總變形量指標，當環氧樹脂的摻量分別為10%，20%，30%時，總變形量指標成下降趨勢，分別是不摻加環氧樹脂混合料的77%，60%，13%，因此可以得出加入這種環氧樹脂確實可以提高彩色瀝青混合料的抗永久變形能力［8，9］。因此，這種環氧樹脂可以提高其高溫穩定性。

圖2 總變形量隨環氧樹脂摻量的變化情況

2.2 低溫彎曲試驗結果

瀝青混合料的低溫性能也是評價瀝青混凝土好壞的重要指標，特別是對于北方嚴寒地區，橋面用瀝青混凝土所面臨的環境條件更加惡劣，因此對于橋面用彩色瀝青混凝土也需要驗證其低溫下的適用性。其試件成型方法與車轍試驗相同。

本論文選擇的是瑞晟牌E-51環氧樹脂，按照上述試驗方法，改變淺色乳化瀝青與環氧樹脂的比例，分別進行試驗，根據現有的研究成果將不同配比的乳化瀝青與環氧樹脂進行低溫彎曲試驗，實驗結果如圖3，圖4所示。

圖3 最大彎拉應變隨環氧樹脂摻量的變化情況

圖4 彎曲勁度模量隨環氧樹脂摻量的變化情況

由于外在力的作用，如果只是添加乳化瀝青制備車轍板，其強度必然是很低，在后期的操作過程中很容易受到損害，這樣就失去了研究價值。因此，論文只考慮了摻加環氧樹脂后混合料的低溫性能。由試驗結果可知，環氧樹脂在一定的摻配比例內隨著環氧樹脂摻量的增加，混合料的低溫強度逐漸提高，但隨著環氧樹脂摻量的增加，混合料的強度逐漸降低，可知增加一定量的環氧樹脂對提高瀝青混合料在低溫下的強度是有益的，但環氧樹脂的摻量不宜過大，當乳化瀝青與環氧樹脂的摻配比例由8∶2～7∶3作改變，其最大彎拉應變也相應的變低，因此可知，彩色橋面瀝青混合料中環氧樹脂的最佳摻量應控制在8∶2為最佳。因此，添加這種環氧樹脂可以在低溫的環境中使用。

2.3 粘附性實驗結果

混合料的粘附性也是評價瀝青混合料的重要指標，如果混合料的粘附性不好，瀝青混合料的路用性能和耐久性將會大大的降低。論文根據已有的研究成果，改變乳化瀝青與環氧樹脂的摻配比例，以研究混合料的粘附性。實驗結果見表4。

表4 粘附性實驗結果

由試驗結果可知，隨著環氧樹脂在混合料中所占比例的提高，粘附等級由C逐漸增加到A，瀝青與集料的粘附性逐漸增強，由此可知，環氧樹脂的加入能夠增強乳液與石料的粘附性。

2.4 彩色乳化瀝青混合料凍融劈裂試驗結果

通過摻加環氧樹脂的混合料與不摻加環氧樹脂的彩色乳化瀝青混合料進行比較，其中摻加環氧樹脂的量為30%，對其分別進行凍融劈裂試驗，劈裂強度比見表5。

表5 不同摻配比例下混合料的劈裂強度比

由結果可知，加入環氧樹脂后瀝青混合料的凍融劈裂強度比由76增長至83，顯著提高，凍融劈裂強度比增長了9.2%左右，表明環氧樹脂的加入可以顯著提高瀝青混合料的劈裂強度，加入環氧樹脂后，瀝青混合料受水損害的影響逐漸減小。

3 試驗路檢測與分析

表6 試驗路段平整度檢測結果

表7 試驗路段壓實度檢測結果

表8 試驗路鉆芯芯樣試驗結果

試驗路于2018年7月份鋪筑完成，為富縣管廊跨河大橋采用彩色瀝青混合料路面鋪裝，乳化瀝青與環氧樹脂的摻配比例為8∶2，橋面施工完成后，對試驗路段的平整度和壓實度進行了檢測，并通過鉆芯技術對試驗路段的彩色瀝青混合料的路用性能進行了試驗研究，試驗路段平整度及壓實度檢測結果分別如表6～表8所示。

由試驗路檢測結果可知，試驗路段各種路用性能滿足規范要求，表明鋪筑效果良好。

4 結語

1)環氧樹脂能明顯提高混合料的高溫性能，當淺色乳化瀝青與水性環氧樹脂的比值為7∶3時，動穩定度可達到12 500。2)由低溫彎曲試驗可知，當增加環氧樹脂在混合料中所占的比例時，最大彎拉應變會相應的降低，但仍能滿足規范對冬冷及冬溫地區的技術要求，摻加這種環氧樹脂可以在低溫的環境中使用，且其最佳摻配比例為8∶2。3)由上述粘附性試驗結果可知，添加適量的環氧樹脂，可以增強乳化瀝青與集料的粘附性。由凍融劈裂試驗結果可知，當環氧樹脂添加30%時，其相較于不添加環氧樹脂的瀝青混合料，其凍融強度比提高了9.2%左右，表明環氧樹脂的加入有利于提高混合料的抗損害能力。4)由試驗路檢測結果可知，彩色橋面各種路用性能均滿足規范要求，鋪裝效果良好。