水性环氧乳化沥青混合料性能研究

陈小旭

（长沙理工大学，湖南 长沙 410000）

1 水性环氧乳化沥青制备工艺研究

1.1 水性环氧树脂与乳化沥青的比例

水性环氧树脂在乳化沥青中的添加比例应达到一定的水平才能体现出环氧树脂的性质。据报道，在美国Chemco System公司的环氧沥青中环氧树脂所占比例也比较高。为了找到一种性能合理，价格相对便宜的适合比例，参考上述经验成果，按照水性环氧树脂(含固化剂)和乳化沥青有效成分计算，本研究选择环氧树脂(E-51、PF5233及固化剂 T450 之总和)与沥青的比例为 1：1、4：6、3：7，配制水性环氧沥青胶结材料，在固定的胶结料/集料比例(胶结料/集料=6%)和固定的级配(AC-13中值)下，按照 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0709—2000进行马歇尔稳定度试验。试验结果如下表1。

表1 环氧体系与乳化沥青比例对马歇尔稳定度的影响

表2 水性环氧沥青配方

根据试验结果，在胶结料/集料和级配一定的条件下，混合料的胶结料中环氧树脂乳液的比例越高，对混合料的强度越有利，但如果环氧树脂太多，会大幅增加应用的成本，综合考虑，使用环氧乳液/沥青乳液=1：1的胶结料做后续研究。

另一方面，由实验结果，三种比例的混合料强度都较低，出现这种现象是因为在较低的温度下养护7天后，混合料中的水分未蒸发完全，导致固化反应不完全，因此为了克服此种因素的影响，在后续试验中，在成型混合料试件时，在不影响混合料性能的情况下采取一定的措施将水反应掉或吸走。

1.2 水性环氧乳化沥青胶结料的配制

将水性环氧树脂按照计量加入乳化沥青中，经过搅拌使之混合均匀，得到A组分。使用时将B组分固化剂T450按照水性环氧沥青中环氧树脂E-51和PF5233的计量计算加入，经高速搅拌混合均匀后在30min用完。表2是制备水性环氧沥青的各种组分的比例。

2 水性环氧乳化沥青应用性能研究

2.1 水稳定性试验检验

选择胶结料/集料6%，含水量4%，对C级配集料进行研究，表3是试件在室内大气环境中养护7天后的稳定度和浸水稳定度。本文沥青混合料均采用密级配AC-13中值。

表3 稳定度和浸水稳定度

由表3，浸水过后稳定度明显增大，因为环氧树脂的固化是一个长期的过程，测量浸水稳定度时60℃的水浴加速环氧树脂的固化。因为不具有大量长期的试验统计数据，因此也不能判断出胶结料固化反应的终点，在该终点进行水稳定性检验才有意义。要完成此项内容，需要大量重复性的试验研究工作，本论文暂不做该项研究。

2.2 高温稳定性试验

在胶结料/集料6%，含水量4%的条件下，制备车辙试件，并进行混合料车辙试验，其试验结果见表4。

表4 车辙试验结果

检验结果表明，在胶结料/集料6%，含水量4%的条件下，沥青混合料其动稳定度值为3925次/mm，满足公路沥青路面施工技术规范中规定的不小于2800次/mm的要求。

2.3 低温性能试验检验

采用胶结料/集料6%，含水量4%制备车辙试件，养护11天后(此时切割试件不会掉粒)进行低温弯曲试验，其试验结果见表5。

表5 混合料低温弯曲破坏应变试验结果

表6 混合料低温弯曲破坏应变试验结果

从表4的检验结果可以看出，低温弯曲破坏应变满足《公路沥青路面施工技术规范(JTJF40—2004)》中不小于2500με的要求。

为了进行比较，采用胶结料/集料6.5%，含水量3.5%，制备车辙试件，养护11天后进行低温弯曲试验，试验结果见表65。

适当提高胶结料/集料，低温弯曲破坏应变也满足《公路沥青路面施工技术规范(JTJF40—2004)》中不小于2500με的要求。

3 结论

通过水性环氧乳化沥青混合料的性能研究，可以得出以下结论：

（1）单纯的环氧树脂E-51和固化剂反应后生成的固化产物脆性较大，不适合用作胶结料。

（2）通过不饱和丙烯酸树脂PF5233对E-51进行增韧改性，效果良好。

（3）E-51/PF5233进行乳化。按照理论配比1：1，用相反转法对环氧树脂进行乳化，将计量的水以3s/滴的速度加入E-51/PF5233/乳化剂三相均匀的体系中，温度控制在85℃，水滴加完成后在反应60min以上。

（4）结合实际的需要，在制作沥青混合料试件时往集料中加入一定量的生石灰，反应掉水性环氧沥青胶结料中的部分水分，有利于加快混合料的强度形成速度。

（5）水性环氧沥青混合料具有良好的高低温稳定性，高低温各项技术指标完全满足相关规范的要求。

（6）水性环氧沥青混合料的成型速度与大气温度、湿度等条件息息相关，在研究所选试验条件下，2～3h即可达到较高的强度，但在温度较低的情况下，需要更多的反应时间才能满足要求，所以水性环氧沥青混合料更适宜在夏天温度较高的条件下使用。

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