水性环氧树脂掺量对微表处混合料技术性能的影响

        水性环氧树脂对微表处混合料抗松散性能的影响
        本文采用肯塔堡分散试验对泡沫沥青冷再生混合料的抗松散性能进行了研究，试验时固定乳化沥青用量为7.5%，水泥掺量为2%，变化水性环氧树脂掺量为0%、1%、2%、3%、4%、5%，每个水性环氧树脂掺量的微表处混合料共成型8个马歇尔试件，60℃养生2d后将试件随机分为两组，一组用于常温飞散试验，另一组试件首先在25℃水浴中放置了6d，然后进行飞散试验。
        对不同水性环氧树脂掺量的飞散试验结果进行单因素方差检验，以分析水性环氧树脂掺量对微表处混合料抗松散性能的影响。
        由结果可知:加入水性环氧树脂可以改善微表处混合料的抗松散性能，尤其是对浸水后微表处混合料抗松散性能有较显著的改善作用。随着水性环氧树脂掺量的增加微表处混合料的飞散质量损失率呈二次函数关系减小，当水性环氧树脂掺量超过3%后，微表处混合料分散质量损失率趋于平稳。
        水性环氧树脂改性微表处混合料抗裂性
        调查发现沥青路面加铺微表处后，原有路面局部未根治的裂缝病害，在行车荷载作用下仍然会继续反射到微表处加铺层，影响路用性能。尤其在我国寒冷地区，沥青路面的开裂现象十分普遍，微表处混合料在我国北方地区的推广应用过程中也同样面临着低温抗裂性的考验。鉴于此，本文采用往返轮载试验方法，通过裂缝贯穿面层时所需的荷载循环次数，以评价不同类型微表处加铺层的抗裂性能，论证水性环氧树脂掺量对普通微表处混合料抗裂性能的改善效果。结合沥青路面微表处加铺层的特点，采用汉堡车辙试验系统作为加载设备进行往返轮辙试验，试件尺寸为300mm×100mm×50mm，加铺层为单层微表处。具体结构为沥青混凝土板40mm+微表处加铺层10mm，加铺微表处混合料前在沥青混凝土板中间切割宽2mm、深5mm的横向裂缝，以模拟存在裂缝的沥青路面。试验荷载为0.7MPa，，碾压频率为52次/min，试验温度为15℃，试验观测指标为裂缝贯穿面层时荷载循环作用的次数，即疲劳断裂寿命。
        试验结果表明:随着水性环氧树脂掺量的增加，微表处混合料抗裂疲劳寿命呈二次函数增加，相比普通微表处混合料1%、3%水性环氧树脂掺量可使疲劳断裂寿命分别增大46.4%、95.7%，水性环氧树脂掺量超过4%后断裂寿命趋于平稳，可见聚酯水性环氧树脂掺量对微表处混合料的抗疲劳开裂性能有显著的影响。分析其原因，掺加水性环氧树脂后，水性环氧树脂在乳化沥青表面逐渐固化交联，形成均匀分布的网状结构，提高了沥青与集料之间的粘附性，加强了胶浆界面，混合料整体性提高，也就提高了微表处混合料的抗疲劳开裂性能。
        水性环氧树脂掺量对微表处混合料耐久性的影响
        我国现有技术指南中采用轮辙变形试验来评价微表处混合料的抗车辙性能，试验温度为22℃±2℃，该试验方法缺乏一定的合理性，没有充分考虑路面实际所处的环境条件，从而导致评价结果与路用性能相脱节，评价意义不明显。本文以汉堡车辙试验系统为加载平台，重点分析高温、水环境作用下混合料抗车辙性能的差异，同时也对混合料抗反射裂缝性能进行研究。试件成型方法如下:①为了能更加真实地反映工程实际，试验时分两次铺筑，按照标准车辙试模成型C30水泥混凝土板，养生后放入8cm车辙模中;②涂刷粘层油，在水泥混凝土板试件上撒铺改性乳化沥青，用量为0.3～0.5L/m2;③烘箱保温，将处理过的试样移到60℃的烘箱中保温，时间一般不少于16h;④冷却后脱模，用石膏将试样固定在汉堡车辙试验磨具中备用。
        高温稳定性
        按照上述方法成型并养生试件，养生后进行汉堡车辙试验，试验温度为60℃，数据通过2个位移传感器进行采集，其值为轮迹带上不同位置的车辙深度，记录不同加载次数下微表处混合料车辙深度发展规律。
        水温耦合作用下水性环氧树脂改性微表处混合料耐久性
        参照已有研究成果，汉堡车辙试验水浴温度选择50℃，加载频率采用50Hz，轴载标定采用250LB试验前试件浸入50℃的水浴中保温4h后进行试验加载。
        对比不同水性环氧树脂掺量微表处混合料汉堡车辙试验结果可以发现，随着水性环氧树脂掺量的增大，微表处混合料蠕变斜率减小，破坏次数增大，破坏变形减小，可见水性环氧树脂掺量对微表处混合料抗水温耦合作用下的水稳定性和抗永久变形能力有显著的影响。分析其原因主要是水性环氧树脂能够通过聚合交联在沥青结合料中形成刚度较大的三维网络结构，提高了沥青结合料的高温稳定性，促进了微表处混合料抗永久变形能力的提高。对于水稳定性的改善主要是由于环氧树脂的加入约束了沥青分子的流动，减轻了水侵蚀作用下沥青胶结料自身强度的减弱，另一方面由于水性环氧树脂能够提高沥青与集料的粘附性。
        结论
        ①水性环氧树脂的掺加可显著提高微表处混合料的30、60min粘聚力，改善微表处混合料的施工，提高微表处混合料早期开放交通能力。
        ②加入水性环氧树脂可以改善微表处混合料的抗松散性能，随着水性环氧树脂掺量的增加微表处混合料的飞散质量损失率呈二次函数关系减小，尤其对浸水后微表处混合料抗松散性能有较显著的改善作用。
        ③随着水性环氧树脂掺量的增加微表处混合料1h和6d湿轮磨耗值均呈先减小后增大的二次函数变化趋势，当水性环氧树脂掺量为3%时1h和6d的湿轮磨耗值均达到最小，且相比普通微表处混合料，3%环氧树脂掺量可使1h、6d湿轮磨耗值分别降低46%、38.7%。
        ④水性环氧树脂的掺加可显著改善微表处混合料高温稳定性和水温耦合作用下的水稳定性，考虑到水性环氧树脂掺量对微表处混合料施工性能以及综合路用性能的影响，推荐水性环氧树脂改性微表处混合料适宜的水性环氧树脂掺量为2%～3%。