盧萍

（九江市公路發(fā)展中心武寧分中心，江西九江 332300）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快和出行次數(shù)的增多，使得現(xiàn)階段的交通漸漸無法滿足要求，加上重載車輛的行駛使得道路路面破損嚴重，因此，為解決道路路面破損問題，研究學者提出可以在乳化瀝青中添加改性劑來改變?nèi)榛癁r青的性能，從而實現(xiàn)快速修補恢復交通的需要[1]。

在改性乳化瀝青中水性環(huán)氧乳化瀝青是由水性環(huán)氧樹脂與乳化瀝青一起混合形成的道路冷拌膠結(jié)料，柳中萬等[2-5]通過試驗對水性環(huán)氧乳化瀝青進行研究，研究表明原材料的添加順序會影響水性環(huán)氧樹脂的性能，并表明添加水性環(huán)氧樹脂能提高水性環(huán)氧乳化瀝青的路用性能；王玉杰等[6-10]通過工程案例研究發(fā)現(xiàn)：水性環(huán)氧乳化瀝青在道路工程中具有良好的路用性能?，F(xiàn)有的研究雖已取得一定成果，但在基本性能及應用的研究中還存在不足。

本文在現(xiàn)有的研究成果基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗的方法展開研究，主要研究內(nèi)容包括水性環(huán)氧乳化瀝青的基本性能和應用性能，希望能促進行業(yè)的發(fā)展。

1 水性環(huán)氧乳化瀝青原材料

此次試驗所用的原材料包括水性環(huán)氧樹脂、固化劑等，以下對原材料的基本性能進行分析。

1.1 水性環(huán)氧樹脂

此次試驗所使用的水性環(huán)氧樹脂基本性能指標如表1 所示。

表1 水性環(huán)氧樹脂基本性能指標表

試驗時選用RT 型水性環(huán)氧樹脂和E 型水性環(huán)氧樹脂以5∶1 的質(zhì)量比拌和而成，作為水性環(huán)氧樹脂的原材料。

1.2 環(huán)氧固化劑

固化劑的種類較多，由于水性環(huán)氧樹脂只有在進行固化后才能發(fā)揮其用途，因此水性環(huán)氧樹脂對固化劑的依賴性很強。水性環(huán)氧樹脂的固化反應要通過環(huán)氧固化劑的開環(huán)反應才能完成，添加的固化劑會影響水性環(huán)氧樹脂的力學性能、化學穩(wěn)定性等，因此固化劑的選擇對水性環(huán)氧樹脂至關(guān)重要，下面對常見的幾種固化劑進行分析，其基本性能指標如表2 所示，試驗中選用RT 型環(huán)氧固化劑。

表2 固化劑的基本性能指標表

1.3 水性環(huán)氧樹脂的制備

按照上述原材料，采用混合乳化法進行水性環(huán)氧樹脂的制備，具體流程如下：首先，進行水性環(huán)氧樹脂的拌和，其次，將拌和后的水性環(huán)氧樹脂與乳化瀝青進行混合攪拌，在攪拌時由于水性環(huán)氧樹脂的黏性比乳化瀝青大，因此在混合時是將乳化瀝青倒入水性環(huán)氧樹脂中；最后，再通過高速剪切機剪切攪拌，攪拌時將攪拌機的速度控制在3000～3500 轉(zhuǎn)/min，剪切的時間控制在15min 左右，保證混合料攪拌的均勻性。

2 水性環(huán)氧乳化瀝青的基本性能研究

2.1 基本狀態(tài)分析

此次試驗對不同水性環(huán)氧樹脂摻量對乳化瀝青破乳和固化的影響進行分析，并根據(jù)不同的水性環(huán)氧樹脂摻量設(shè)置試驗組進行分析，試驗的結(jié)果如表3所示。

表3 不同水性環(huán)氧樹脂摻量對水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的影響

從表3 中可知，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的破乳所需時間隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加在逐漸減少，表干時間及初步固化時間也在逐漸減少，并且發(fā)現(xiàn)當水性環(huán)氧樹脂摻量為40%和50%時，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的破乳時間、表干時間及初步固化時間都一致，說明當水性環(huán)氧樹脂摻量超過40%時對水性環(huán)氧乳化瀝青混合料沒有影響，此時不宜再增加水性環(huán)氧樹脂的摻量。

2.2 微觀相溶性

通過落射式熒光顯微鏡對水性環(huán)氧乳化瀝青進行觀察，發(fā)現(xiàn)當水性環(huán)氧樹脂摻量為10%～30%時，水性環(huán)氧樹脂的分布呈現(xiàn)均勻的點狀，當摻量增加到40%時，呈現(xiàn)微凝膠核心狀，可見水性環(huán)氧樹脂的添加有利于水性環(huán)氧乳化瀝青形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

2.3 軟化點

研究水性環(huán)氧樹脂摻量對水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的軟化點、針入度及延度等基本性能的影響發(fā)現(xiàn)，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的軟化點逐漸升高，當水性環(huán)氧樹脂的摻量為0～30%時基本呈現(xiàn)出線性增長，軟化點從57℃增加到66℃；當摻量為30%～40%時，軟化點的增長速度迅速，從66℃增加到72℃。隨后隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的繼續(xù)增大，軟化點的變化趨于平緩，因為當水性環(huán)氧樹脂固化后，減小了瀝青在高溫條件下的滑動和流動變形，從而使水性環(huán)氧乳化瀝青混合物的軟化點升高，由此可見，水性環(huán)氧樹脂的添加有利于提高水性環(huán)氧乳化瀝青的高溫性能。

2.4 黏度

水性環(huán)氧乳化瀝青的黏度一般都較高，為分析不同水性環(huán)氧樹脂摻量對水性環(huán)氧乳化瀝青黏度的影響，可通過試驗測定水性環(huán)氧乳化瀝青的恩格拉黏度，具體結(jié)果如表4 所示。

表4 水性環(huán)氧乳化瀝青的恩格拉黏度試驗結(jié)果表

從表4 中可知，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，水性環(huán)氧乳化瀝青的恩格拉黏度在逐漸增大，當水性環(huán)氧樹脂摻量小于20%時，恩格拉黏度增長較為緩慢；當水性環(huán)氧樹脂摻量在20%～50%時，恩格拉黏度增長迅速；當摻量達到50%時，水性環(huán)氧乳化瀝青的恩格拉黏度達到最大值。

3 水性環(huán)氧乳化瀝青的應用性能分析

在道路工程中，水性環(huán)氧乳化瀝青不僅可以用于透層、黏層還能用于橋面防水黏結(jié)層和霧封層等，為研究水性環(huán)氧樹脂摻量對材料抗剪強度、黏結(jié)強度及水穩(wěn)定性能的影響，本文通過試驗對其進行分析。

3.1 抗剪強度分析

對水性環(huán)氧乳化瀝青的抗剪強度檢測通過直剪試驗來進行檢驗，在試驗時將制作的馬歇爾試件采用水性環(huán)氧乳化瀝青黏結(jié)后放入直剪環(huán)中進行激進型試驗，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，水性環(huán)氧乳化瀝青的剪切強度逐漸升高，當水性環(huán)氧樹脂摻量為10%～30%時基本呈現(xiàn)出線性增長，剪切強度從2.74MPa 增加到5.58MPa；當水性環(huán)氧樹脂摻量為30%～40%時，剪切強度的增長速度迅速，從5.58MPa 增加到8.66MPa。隨后隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的繼續(xù)增大，剪切強度的變化趨于平緩，由此可見，添加水性環(huán)氧樹脂有利于提高水性環(huán)氧乳化瀝青的抗剪性能。

3.2 黏結(jié)強度

水性環(huán)氧乳化瀝青的黏結(jié)強度是路面功能層中重要的力學性能指標，包括附著力抗拉強度、浸水附著力抗拉強度和鋪裝混凝土后的復合件抗拉強度。

3.2.1 附著力抗拉強度

為研究不同水性環(huán)氧樹脂摻量對水性環(huán)氧乳化瀝青混合料附著力抗拉強度的影響，可通過附著力抗拉強度試驗對其進行分析。試驗時將水性環(huán)氧乳化瀝青倒入100mm×100mm×20mm 的鋼板模具和直徑為60mm 的鐵環(huán)內(nèi)制成試件，隨后進行拉拔試驗，測定試件的附著力抗拉強度，具體的試驗結(jié)果如表5 所示。

表5 水性環(huán)氧乳化瀝青的附著力抗拉強度結(jié)果表

從表5 中可知，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，在前面的72h內(nèi)，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的附著力逐漸增大，而在96～128h 時，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的附著力隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的變化，當水性環(huán)氧樹脂摻量超過40%時，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的附著力強度下降，說明水性環(huán)氧樹脂摻量不宜過多；而在相同水性環(huán)氧樹脂摻量的情況下，隨著乳化時間的延長，水性環(huán)氧樹脂的附著力逐漸增大后趨于平緩，當乳化時間超過96h后，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料的附著力不變，由此可見，水性環(huán)氧乳化瀝青混合料中水性環(huán)氧樹脂摻量宜為30%～40%。

3.2.2 浸水附著力抗拉強度

為研究不同水性環(huán)氧樹脂摻量對水性環(huán)氧乳化瀝青混合料浸水附著力抗拉強度的影響，將試件分為三組進行試驗，第一組的試件先在干燥環(huán)境中養(yǎng)護24h，隨后在25℃水浴中養(yǎng)護24h；第二組為在25℃水浴中養(yǎng)護48h 后的試件；第三組為在干燥環(huán)境中養(yǎng)護的試件。在第一組試驗中，試件的浸水附著力抗拉強度比第二組要大，比第三組要小，并且隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，第一組試件的浸水附著力抗拉強度逐漸增大，從0.17MPa 增加到0.4MPa；第二組試件的浸水附著力抗拉強度最小，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，浸水附著力抗拉強度從0.15MPa 增加到0.29MPa，第三組試件的浸水附著力抗拉強度最大，同樣也隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加而增大，其數(shù)值從0.28MPa 增加到1.07MPa，其中當水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時，試件的浸水附著力抗拉強度達到最大值1.17MPa。說明浸水時間越長對浸水附著力抗拉強度越不利，當試件處于不浸水且水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時，水性環(huán)氧乳化瀝青的浸水附著力抗拉強度最強。

3.2.3 復合件抗拉強度

在道路工程中，水性環(huán)氧乳化瀝青將會與其他材料共同使用，對復合件抗拉強度進行試驗，試驗結(jié)果如表6 所示。

表6 復合件的抗拉強度結(jié)果表

從表6中可以看出，隨著水性環(huán)氧樹脂摻量的增加，復合件的抗拉強度呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢，當水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時，復合件的抗拉強度最大，說明當水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時為最佳。

4 結(jié)語

本文通過室內(nèi)試驗對水性環(huán)氧乳化瀝青的基本性能和應用性能進行研究，結(jié)果表明：水性環(huán)氧樹脂有利于提高及改善水性環(huán)氧乳化瀝青的基本性能；當水性環(huán)氧樹脂摻量為40%時，水性環(huán)氧乳化瀝青的性能最佳。本文僅對水性環(huán)氧樹脂的部分內(nèi)容進行了研究，相關(guān)研究有待進一步進行。