水性环氧树脂改性乳化沥青混凝土性能研究.pdf

设计与试验 DESIGN AND TEST
文章编号:1000-033X(2016)01-0054-04
水性环氧树脂改性乳化沥青混凝土性能研究
张庆2,邡培文1,白正宇2
(1.长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室,陕西西安710064;
2.河南师范大学化学化工学院,河南新乡453007)
摘要:针对水性环氧树脂的固化特点,确定水性环氧树脂改性乳化沥青混凝土试件的养生条件,
对比不同水性环氧树脂掺量下乳化沥青混合料路用性能指标。结合室内试验和数据分析,结果表
明:水性环氧树脂的加入有利于提高乳化沥青混合料的早期强度和后期强度,并且对乳化沥青混凝
土后期强度的影响明显大于其早期强度,水性环氧树脂能够有效改善乳化沥青混凝土的水稳定性,
但对乳化沥青混合料的低温抗裂性能有不利影响。
关键词:水性环氧树脂;乳化沥青混合料;养生条件;冻融劈裂
中图分类号:U414.01
文献标志码:B
Properties of Emulsified Asphalt Concrete Modified
with Waterborne Epoxy Resin
ZHANG Qing., HAO Pei-wen, BAI Zheng-yu'
(1. Key Iaboratory for Road Structure and Material of Transportation Industry, Chang'an University
Xi'an 710064, Shaanxi, China; 2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Henan Normal
University, Xinxiang 453007, Henan, China)
Abstract: The pavement performance of emulsified asphalt mixture with different amounts of
waterborne cpoxy resin was studied, and the curing conditions of waterborne epoxy resin
modified emulsified asphalt mixture were set up. Combined with laboratory experiments and data
analysis, it is found, out that waterborne epoxy resin can improve the early strength and later
strength of emulsified asphalt mixture, and the effect on the later strength is significantly
greater. It also improves the water stability, while has an adverse effect on cracking resistance at
ow temperature.
Key words: waterborne epoxy resin; emulsified asphalt mixture; modification; pavement per
ormance
0引言
及乡村道路的工程实例,并取得了良好的使用效果。
水性环氧树脂( Waterborne Epoxy,简称WE)
乳化沥青混合料是一种环保型材料,它采用乳是以环氧树脂微粒为分散相、以水为连续相的液相
化沥青作为结合料,在制备和使用过程中有害物质体系材料?,可在室温条件下以及潮湿环境中固化,
排放量极少,且生产后可常温储存,与普通沥青混合已成为水泥混凝土道路建设和维修的常用改性材
料相比,不需要重复加热,大幅度节约了能源消料,可将环氧树脂热稳定性好、强度高和粘结力强
耗?。很多国家都在尝试将乳化沥青混合料作为道的特性发挥到路用材料中。文本采用水性环氧树脂
路铺筑材料,用于面层和基层。截至目前,美国、法对乳化沥青混凝土进行改性,研究水性环氧树脂改
国、瑞典等国家都有用乳化沥青混合料铺筑城市街道性乳化沥青混凝土的制备方法和性能规律,为高性
收稿日期:2015-09-10
基金项目:回家自然科学基金项目(51278060);河南省高等学校重点科研项日(15A150059)
DESIGN AND TEST设计与试验
能乳化沥青混凝土的理论研究和工程实践提供间界定各不相同,国内一般采用交通部阳离子乳化
参考
沥青协作组推荐的修正马歇尔试验方法,即试件
试样的制备
置于烘箱中在养生温度下试模内养生24h,模外静
置24h。养生温度为室温时,试件强度代表乳化沥
1.1试验材料
青混合料早期强度;养生温度为110℃时,试件强度
集料采用石灰岩,级配取AC-13范围中值;乳代表乳化沥青混合料后期强度。
化沥青为阳离子慢裂慢凝型乳化沥青;水性环氧树
利用水性环氧树脂对乳化沥青混凝土进行改
脂通过固化剂乳化法自制,其中环氧树脂与固化性,使乳化沥青混合料的性能有较大改进。但在研
剂的比例为0.8:1。为提高乳化沥青混合料的早究过程中发现,若试件在110℃以下养生,强度性能
期强度,添加适量水泥以加快乳化沥青破乳,采用改善效果不好,试件表面容易出现起皮、泛白的现
标号42.5硅酸盐水泥,掺量为1%
象。分析认为:这是水性环氧树脂在高温条件下迅
1.2试件成型方法
速固化引起的,虽然110℃以下有利于水分的蒸发
1.2.1拌和
排出,但高温下水性环氧树脂固化速度比水分挥
在混合料拌和之前,先加入适量水,以提高乳化发速度更快,并且混合料试件在没有达到恒温之
沥青对集料的裹附性和混合料的可拌和性。在满足前,内部存在温度梯度,试件表面温度较髙,导致
工作性的前提下,控制用水量,集料加水拌和后表面表面部分的水性环氧树脂迅速固化,在试件表层
呈基本润湿状态。然后在拌和状态下依次加人水形成没有流动性的环氧树脂固化物,随后试件中
泥、乳化沥青(根据研究需要采用不同的水性环氧树的水分蒸发形成膨胀功,造成试件表面出现细微
脂掺量),并继续搅拌。机械作用会加速乳化沥青破破裂现象。
乳速度,过度搅拌会使乳化沥青过早破乳,导致混合
高温条件还会使水性环氧树脂固化效果下降。
料离析,并且会使集料表面沥青膜发生剥离,因此机水性环氧树脂固化过程也是固化剂分子向环氧树脂
械搅拌时间以加入乳化沥青后1min为宜。混合料微粒内部滲透、扩散的过程。固化反应首先在环氧
较稀时,应当在常温下养生至混合料稠度适中再进树脂粒子界面发生,同时固化剂分子逐渐扩散到环
行击实,可通过风扇通风来加快养生速度
氧树脂粒子内部,进一步和环氧树脂分子发生固化
1.2.2击实
交联反应。如果环境温度较高,界面处的固化反应
在制备乳化沥青混合料试件的过程中,变化最过快,导致环氧树脂颗粒表面层的粘度快速増加,使
大的为含水量,它是影响乳化沥青混合料成型速度固化剂分子向环氧树脂颗粒内部扩散的时间变短
的主要因素。在试件成型过程中,通过两次马歇因此大量的固化剂分子聚集在环氧树脂颗粒表面,
尔击实实现两个阶段的排水:第一次击实的目的是与环氧树脂发生反应,形成较硬的颗粒外壳,阻止了
使混合料在水和乳化沥青的润滑作用下达到最佳密更多未参与反应的固化剂分子向环氧树脂颗粒