水性环氧乳化沥青对冷再生混合料的性能影响分析

2021-10-23王博洋

新型工业化 2021年8期

王博洋

（天津市交通科学研究院，天津 300074）

0 引言

添加乳化沥青的过程，属于对再生沥青混合料进行添加剂的掺杂，比如乳化沥青、水泥等，以此来实现对路用性能的改善。现阶段中很多国家对于沥青路面资源节约和有益于环境型养护抱有很高的期望，同时冷再生混合料本身的耐久性和力学性能成为其不被使用主要制约因素之一。因此，对于水性环氧的乳化沥青冷再生混合料的应用受到了更多的重视[1]。

1 冷再生混合料配合比设计

对冷再生混合料进行分析之前，首先要对其进行配合比的设计。在本文当中，使用到的主要原材料为规格在0～19mm范围内的废旧料，采用自制乳化沥青的固含量为62%，自制水性环氧树脂的固含量50%。对于其级配的设计，将废旧石料进行分为两组，每组分为三份来进行筛选，对其进行称重计量且对每一份进行级配比例计算，最终的筛分结果如表1所示。

表1 图像匹配结果分析

表1 废旧石料筛分结果

2 冷再生混合料成型条件

本文主要参考《公路沥青路面再生技术规范》（JTGF41-2008）当中的马歇尔方法[7]。对实验试件的每一面都进行击打50次，将其放置在鼓风烘箱当中，保持温度为60℃，在40个小时内实现不脱模的养生，之后对每一个面击打25次，脱模后进行冷却12个小时，再对其密度和稳定度和流值进行测量。测定最佳含水量时，利用无水性的环氧树脂来进行试验，其油石比为5%，选取5个含水量标准进行分析，分为为3%、4%、5%、6%和7%。进行再生料马歇尔试验试件的制作，以此来对混合料拌之后所产生的最佳含水量进行分析研究。其中的拌和总水量和含水量相一致，包含了外加水和乳化沥青内部所含水分。含水量在逐渐增加的过程当中，其混合料当中的干密度也随之呈现负相关，其中，数值比例为4%的状态下，其最大的干密度达到了数据峰值，即混合料的拌和最佳的含水量接近4%。

3 最佳油石比例的确定分析

在对油石比进行最佳状态确定分析的过程当中，需要测定不同油石比下的干稳定度和湿稳定度。湿稳定度主要代表恶劣天气条件下的路面服役性能，采取干稳定度的养护基础上对其进行浸水养护24h，即得到湿稳定度的状态。在本文当中用沥青混合料的马歇尔稳定度来作为油石比的基本函数进行计算分析，可以看出油石比在不断增加的状态下，其马歇尔干稳定度和湿稳定度都存在一个峰值范围，在浸水之后的马歇尔稳定度呈现出下降趋势，但是总体的变化趋势方面没有发生改变，其中存在最大值，这种情况下的最大稳定度所对应的油石比为4%，即最佳油石比[2]。

4 劈裂实验、马歇尔稳定度实验、冻融劈裂试验、车辙动稳定度

劈裂实验可以对沥青路面的劈裂强度进行分析，属于其重要的设计参数。需要在一定的条件下实现对其劈裂抗拉强度、干湿劈裂强度比进行分析，其最终的结果如表2所示。根据其测试数据进行分析，在4种类型的乳液当中，水性环氧树脂添加量增加其劈裂的强度也呈现出先增大后减小的状态，在15%时可以达到最大；在干湿劈裂的强度方面增长方式相对较大，并且其抗水损害的性能方面也在不断的增强。

表2 劈裂实验结果

马歇尔稳定度实验，可以对混合料当中的抗水损害性能做评价。在本文，主要是对两组马歇尔试件进行放置到60℃的恒温水浴当中，保持三十分钟到四十分钟，从而实现对马歇尔温度以及浸水马歇尔稳定程度进行测验，得到的最终测验数据如表3所示。4种类型的乳液的水性环氧树脂添加量和马歇尔的稳定程度呈现出正比的关系，原因是由于水性环氧的含量在增大的情况下，其本身的热固属性就会对应的增强，其塑性的变形状态就会对应的变小。在体系固化程度相对较高的状态下，抵抗能力就会越强，其本身的残留稳定度也就相对较高[3]。

表3 浸水马歇尔实验结果

冻融劈裂试验，在冻融劈裂实验当中，需要对混合料进行冻融循环，以此来进行水损害前后所产生的劈裂破坏强度比进行分析，从而对沥青混合料本身具备的水稳定性进行分析和研究。实验中，水性环氧树脂的添加量和其冻融劈裂的强度呈现出正比的关系，即为同步增大，对其混合料的水稳定性能也产生提升作用[4-6]。

最后，在车辙动稳定度测定的过程当中，其冷再生混合料本身具备高温抗车辙能力，因此可以实现对混合料的高温稳定性进行测定，在本文当中主要利用300mm×300mm× 50mm规格的试件来进行实验，在60℃温度的状态下，对其稳定度进行分析。经过测验可以发现其水性环氧树脂的添加对于混合料的热固属性可以起到有效的提升作用，提升其高温扛车辙能力。