張宏宇，毛艷蕾

(1.山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心(有限公司) 太原市 030032； 2.人民解放軍91206部隊(duì) 青島市 266108)

1 改性環(huán)氧瀝青評價(jià)方法

1.1 柔性評價(jià)方法及指標(biāo)

柔性可用于評價(jià)材料在外力作用下的變形能力，尤其是感溫材料在低溫條件下的變形能力[5]。所以選擇低溫彎曲試驗(yàn)來評價(jià)改性環(huán)氧瀝青混合料的變形能力。試件采用標(biāo)準(zhǔn)小梁試件，尺寸為250mm×40mm×40mm，試驗(yàn)溫度-10℃±0.5℃，加載速率50mm/min,試驗(yàn)設(shè)備MTS810,試驗(yàn)結(jié)束條件為加載直至破壞。

1.2 韌性評價(jià)方法及指標(biāo)

韌性可用于評價(jià)材料在多次外力循環(huán)作用下反復(fù)變形而不發(fā)生斷裂的評價(jià)指標(biāo)[6]。采用疲勞試驗(yàn)中疲勞次數(shù)Fn來評價(jià)改性環(huán)氧樹脂瀝青的韌性性能。試件采用小梁試件，尺寸為250mm×40mm×40mm,試驗(yàn)設(shè)備MTS810,試驗(yàn)控制模式采用應(yīng)力控制模式，荷載等級為最大破壞荷載的0.2、0.3、0.4、0.5。

2 原材料

試驗(yàn)采用江陰順盛復(fù)合材料有限公司的E-44環(huán)氧樹脂，采用寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)綠色新材料有限公司的聚酯纖維。橡膠粉采用天津市異彩橡膠粉粒加工廠生產(chǎn)的膠粉，依據(jù)膠粉改性瀝青合理膠粉目數(shù)的研究，膠粉選用40目的橡膠粉[7]。瀝青采用90號SK普通瀝青，集料采用石灰?guī)r碎石，礦粉采用石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。油石比為6.1%，環(huán)氧樹脂瀝青的摻配比例為環(huán)氧樹脂50%，瀝青50%。合成級配見表1。

3 橡膠粉對環(huán)氧瀝青的柔性改性效果

橡膠粉對溫度的敏感性相對瀝青小很多，且在不同溫度下具有很好的性能穩(wěn)定性。運(yùn)用復(fù)合材料理論，在環(huán)氧瀝青脆性的基礎(chǔ)上，添加橡膠粉增加其柔性，采用低溫彎曲試驗(yàn)，評價(jià)橡膠粉對環(huán)氧瀝青柔性的改善效果。

表1 合成級配表

在環(huán)氧瀝青混合料中干法加入橡膠粉，其摻量為1.5%～2.4%，以0.3%為間隔，通過馬歇爾試驗(yàn)確定最佳油石比。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 橡膠改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料馬歇爾設(shè)計(jì)結(jié)果

對不同摻量的橡膠改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件分別進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3、圖4、圖5。

從圖1、圖2、圖3可知：

(1)橡膠粉摻量約在2%之前，隨橡膠粉的繼續(xù)增加，橡膠改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件的破壞應(yīng)變逐漸增大，當(dāng)橡膠粉摻量超過2.1%時(shí)，試件破壞應(yīng)變急劇下降，表明當(dāng)橡膠粉摻量為2.1%時(shí)，橡膠粉對環(huán)氧瀝青混合料的改性效果達(dá)到最優(yōu)。當(dāng)橡膠粉較少時(shí)，橡膠粉的柔性無法表現(xiàn)出來，當(dāng)摻量過多時(shí)，環(huán)氧瀝青中的油分已被過多的橡膠顆粒吸收，無法與集料之間形成良好的粘結(jié)，最終表現(xiàn)為抵抗破壞應(yīng)變能力變得更差。

(2)環(huán)氧樹脂彎拉強(qiáng)度隨橡膠粉的加入，在1.5%摻量之前，強(qiáng)度基本未發(fā)生大幅度的變化，當(dāng)超過1.5%的摻量時(shí)，強(qiáng)度逐漸增加，摻量到2.1%時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大，隨后強(qiáng)度逐漸下降，下降后的強(qiáng)度比未添加還要低，表明摻量為2.1%時(shí)，改性環(huán)氧瀝青混合料大變形的情況下，強(qiáng)度仍非常高，對試件拉裂型破壞起到積極的作用。

3)0.6mm滲層刀片不論是在滲層厚度、組織硬度，還是在組織硬度梯度等方面，都介于其他兩種滲層刀片之間。雖然在部分位置上出現(xiàn)一定程度的崩刃現(xiàn)象，但磨損量比0.3mm滲層刀片要小，大部分情況下與0.9mm滲層刀片的磨損量相差不大，甚至磨損量比0.9mm滲層刀片要小，崩刃現(xiàn)象也比0.9mm滲層刀片出現(xiàn)的少。因此，0.6mm滲層刀片在磨損量上總體效果最好。

(3)隨橡膠粉摻量的增加，改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件的勁度模量逐漸降低，當(dāng)摻量到2.1%時(shí)，勁度模量變化曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，表明摻量2.1%以后，勁度模量下降將會非?？臁?/p>

當(dāng)橡膠粉摻量為2.1%時(shí)，從試驗(yàn)過程中也可以明確看出，試件的斷裂呈現(xiàn)逐漸彎曲到斷裂的形態(tài)，而不是瞬間的脆性斷裂，橡膠粉的加入可使環(huán)氧瀝青與橡膠顆粒呈現(xiàn)為三相均勻共混體，當(dāng)受力時(shí)，橡膠顆粒逐漸吸收能量發(fā)生變形，而橡膠顆粒與環(huán)氧瀝青的變形能力不同，環(huán)氧瀝青與橡膠瀝青粘接邊緣逐漸出現(xiàn)裂縫，再隨受力的繼續(xù)增大，橡膠顆粒與環(huán)氧瀝青之間逐漸脫開形成空穴，阻止了裂縫的繼續(xù)擴(kuò)展。所以，橡膠粉的加入，對環(huán)氧瀝青起到增柔阻裂的作用。

4 橡膠粉對環(huán)氧瀝青的韌性改性效果

為研究不同摻量的橡膠粉對環(huán)氧瀝青韌性的影響，對不同摻量的橡膠改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，控制模式為應(yīng)力控制模式。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同橡膠粉摻量時(shí)的疲勞試驗(yàn)結(jié)果

從表3、圖4可知：

(1)在相同應(yīng)力水平時(shí)，隨橡膠粉摻量的增加疲勞次數(shù)Fn相對增加，但增幅不大。

(2)當(dāng)橡膠粉摻量增加到2.1%時(shí)，疲勞次數(shù)達(dá)到最大值，再增加橡膠粉摻量，疲勞次數(shù)出現(xiàn)顯著降低。

(3)從圖4中可知，摻量為2.1%的橡膠粉改性環(huán)氧樹脂混合料試件相對其他摻量橡膠粉改性環(huán)氧樹脂混合料試件的疲勞次數(shù)最高，說明合理劑量的橡膠粉對環(huán)氧樹脂改性瀝青混合料的韌性有所改善。

總之，摻加橡膠粉可以改善環(huán)氧樹脂瀝青混合料的韌性，提高了廢舊輪胎的使用率，但改善效果有限，橡膠顆粒在環(huán)氧樹脂瀝青混合料中不能形成三維網(wǎng)狀加筋的分布狀態(tài)，而只是以單點(diǎn)的形式存在，所以增韌效果提高幅度較小。

5 結(jié)論

(1)橡膠粉摻量約在2%之前，隨橡膠粉摻量的繼續(xù)增加，橡膠改性環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件的破壞應(yīng)變、彎拉強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)橡膠粉摻量超過2.1%時(shí)，試件破壞應(yīng)變、彎拉強(qiáng)度急劇下降，且在摻量為2.1%時(shí)，勁度模量變化曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。橡膠粉摻量為2.1%時(shí)，橡膠粉對環(huán)氧樹脂瀝青混合料的柔性改性效果達(dá)到最優(yōu)。

(2)橡膠粉摻量增加到2.1%時(shí)，環(huán)氧樹脂瀝青混合料試件疲勞次數(shù)達(dá)到最大值，再增加橡膠粉摻量，疲勞次數(shù)出現(xiàn)顯著降低。說明橡膠粉對環(huán)氧樹脂改性瀝青混合料的韌性有所改善。如進(jìn)一步提升混凝土的韌性，需進(jìn)一步研究添加纖維等方面的增韌技術(shù)。