不同SBR环氧改性乳化沥青的路用性能研究.pdf
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1、总662期2023年第32期(11月 中)收稿日期:2023-04-26作者简介:何凡(1984),女,江西萍乡人,研究方向为公路与桥梁工程。不同SBR环氧改性乳化沥青的路用性能研究何凡(江西安源路桥集团有限公司,江西 萍乡 337000)摘要:为研究水泥-SBR和石灰-SBR环氧改性乳化沥青的性能,通过浸水试验、低温劈裂试验、车辙试验和静力破坏试验等室内试验对水泥-SBR和石灰-SBR环氧改性乳化沥青的路用性能进行研究。研究结果表明:水泥-SBR环氧改性乳化沥青混合料中水泥的最佳掺量为3%,石灰-SBR环氧改性乳化沥青混合料中石灰的最佳掺量为2%;对比发现水泥-SBR环氧改性乳化沥青具有较好
2、水稳定度、低温稳定性和高温稳定性能,石灰-SBR环氧改性乳化沥青具有较好的疲劳性能。关键词:改性沥青;环氧树脂;水泥;石灰;室内试验中图分类号:U414文献标识码:B0 引言在道路修补材料中,常规环氧乳化沥青混合料因孔隙率较大,雨水易通过孔隙进入沥青混合料内部,造成沥青混合料中骨料脱落,严重时甚至会导致路基破坏。为改善常规乳化沥青的不足,部分学者1-4提出在环氧乳化沥青中加入水泥5-6或者石灰7-8,发现水泥、石灰的添加能有效改善沥青混合料的强度,弥补初期强度不足等问题。现有研究已取得一定成果,但对水泥-SBR环氧改性乳化沥青与石灰-SBR 环氧改性乳化沥青的对比研究还存在不足。因此本文在已有
3、研究成果的基础上,通过浸水试验、劈裂试验和车辙试验对水泥-SBR环氧改性乳化沥青混合料和石灰-SBR环氧改性乳化沥青混合料的水稳定性、低温稳定性、高温稳定性和疲劳性能进行研究,以期对行业的发展提供参考。1 原材料1.1 水泥试验中所使用的水泥为强度等级 42.5的普通硅酸盐水泥,水泥的基本性能指标检测结果见表1,满足规范要求。表1 水泥的基本性能指标检测结果凝结时间/min初凝140终凝240比表面积/(m2/g)375安定性合格抗压强度/MPa3 d30.828 d51.5抗拉强度/MPa3 d6.1628 d8.531.2 生石灰试验中所使用的生石灰为白色固体状,生石灰的基本性能指标如表2
4、所示,均满足规范要求。表2 生石灰的基本性能检测结果指标实测值规范值Cao+Mgo含量(%)79.5600.71细度(%)000.12细度(%)12.41191.32293-1.3599.91.7技术要求608045100实测260-1.5199.52.21.4 乳化剂试验中所使用的呈褐色的糊状,为慢裂型乳化剂,破乳所需的时间约为4 h。1.5 改性剂试验中所采用的改性剂为SBR丁苯合成乳胶改性剂,基本性能检测结果如表4所示。14交通世界TRANSPOWORLD表4 SBR丁苯合成乳胶改性剂的基本性能检测结果物理状态(25)乳白色液体固体含量(%)68.8密度25/(g/cm3)7.41闪点/
5、152pH(15 水溶液w/v,25)4.63比重(25)0.9451.6 环氧树脂试验中所采用的环氧树脂为水性环氧树脂,基本性能检测结果如表5所示。表5 水性环氧树脂的基本性能检测结果物理状态(25)白色液体胺值/mg180活性氢当量/(g/cm3)210树脂含量(%)65黏度/(mPas)5 50015 500使用量(phr)130920比重(25)0.9851.7 固化剂试验中使用的固化剂的基本性能检测结果如表 6所示。表6 固化剂的基本性能检测结果物理状态(25)黄色液体黏度/(mPas)150955有机溶剂/(g/L)树脂含量(%)55稀释剂水纯氧当量/(g/mol)200pH值7.
6、21.8 水和pH调节剂试验所使用的水为饮用水,水的 pH值为 6.6;pH调节剂为盐酸,在混合料中添加pH调节剂对水溶液的pH值进行调整,从而增强沥青材料的乳化性能。2 试验参数及结果分析2.1 水泥掺量的确定在制作水泥-SBR环氧改性乳化沥青混合料时为确定混合料中水泥的最佳掺量,通过设置5组不同的水泥掺量进行马歇尔试件指标检测,分析不同水泥掺量下水泥-SBR环氧改性乳化沥青的马歇尔指标,具体结果如表7所示。表7 水泥-SBR环氧改性乳化沥青的马歇尔指标水泥掺量(%)12345毛体积密度/(g/cm3)2.292.302.332.322.28毛体积相对密度2.282.302.322.310.
7、27矿料间隙率(%)70.6874.1876.1976.0169.78孔隙率(%)5.874.824.164.246.20饱和度(%)5.146.756.876.646.51流值/mm6.926.836.325.734.56从表7中可以看出,随着水泥掺量的增加,试件的毛体积密度、毛体积相对密度、矿料间隙率和饱和度呈现先增加后减小的变化,孔隙率呈现先减小后增大的变化;流值则是逐渐在减小,说明水泥掺量并非越多越好,综合各项指标发现当水泥掺量为3%时,试件的各项指标最佳。2.2 石灰掺量的确定在制作石灰-SBR环氧改性乳化沥青混合料时为确定混合料中石灰的最佳掺量,通过设置5组不同的石灰掺量进行马歇尔
8、试件指标检测,分析不同石灰掺量下水泥-SBR环氧改性乳化沥青的马歇尔指标,具体结果如表8所示。表8 石灰-SBR环氧改性乳化沥青的马歇尔指标石灰掺量(%)12345毛体积密度/(g/cm3)2.142.302.272.222.11毛体积相对密度2.122.302.272.212.10稳定度/kN6.446.686.516.426.28孔隙率(%)7.155.556.566.947.32饱和度(%)52.472.368.160.850.3流值/mm5.123.554.525.838.64从表8中可以看出,随着石灰掺量的增加,试件的毛体积密度、毛体积相对密度、饱和度和稳定度呈现先增加后减小的变化,
9、孔隙率和流值呈现先减小后增大的变化;说明水泥掺量并非越多越好,综合各项指标发现当石灰掺量为2%时,试件的各项指标最佳。2.3 水稳定性为对比分析水泥-SBR环氧改性乳化沥青和石灰-SBR环氧改性乳化沥青的水稳定性,通过浸水试验进行研究。试验过程中将试件分为2组,每一组包括3个试件,一组在60 的水浴中浸泡30 min,测得的试件马歇尔稳定度,记为S1,另外一组在60 的水浴中浸泡48 h,测得试件的马歇尔稳定度,记为S2,将S2与S1相比得到浸水残留稳定度,记为S0,试验的结果如表9所示。表9 不同SBR环氧改性乳化沥青的水稳定性试验结果水泥-SBR环氧改性乳化沥青石灰-SBR环氧改性乳化沥青
10、试验编号123123S1/kN6.936.786.696.296.036.19S2/kN5.745.685.515.155.004.98S0(%)82.883.782.481.882.980.5S0平均值(%)82.9681.73从表9中可以发现,水泥-SBR环氧改性乳化沥青与石灰-SBR环氧改性乳化沥青的稳定度均随着浸水时间的延长而减小;对比发现水泥-SBR环氧改性乳化沥青的稳定度要比石灰-SBR环氧改性乳化沥青大,说明15总662期2023年第32期(11月 中)水泥-SBR环氧改性乳化沥青具有更好的水稳定性,但两者的平均值均大于80%,可满足规范要求。2.4 低温稳定性为对比分析水泥-S
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