水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料研究進(jìn)展

李一鶴 李 駿 羅群星 伍 奎

(1、重慶交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶400041 2、凱里公路管理局，貴州 凱里556000)

乳化瀝青是采用乳化劑將瀝青分子均勻的分布在水中。傳統(tǒng)乳化瀝青改性劑有SBR、SBS，而近年來國內(nèi)外學(xué)者以水性環(huán)氧樹脂作為改性劑，制備水性環(huán)氧乳化瀝青取得了不錯的成就。水性環(huán)氧樹脂作為一種熱固性材料，固化后的結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性等特征、可以對對乳化瀝青進(jìn)行全方位改性。

1 水性環(huán)氧樹脂

水性環(huán)氧樹脂是指利用高速分散法或化學(xué)改性接枝法，將環(huán)氧樹脂顆粒分散并穩(wěn)定存在于水中。水性環(huán)氧樹脂保留了傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的優(yōu)良特性，同時也賦予了許多環(huán)氧樹脂不具有的特性。比如以水作為溶劑環(huán)保無污染；常溫下為液體操作方便，在室溫或超市條件下仍可使用。

周瑩瑩通過二乙醇胺對環(huán)氧樹脂E44 進(jìn)行改性，在環(huán)氧基團(tuán)上接枝親水基團(tuán)制備出水性環(huán)氧樹脂，通過改變二乙醇胺用量發(fā)現(xiàn)當(dāng)二乙醇胺與環(huán)氧樹脂E44 摩爾比為1:2 時乳液穩(wěn)定性最佳、粒徑最小葉文見采用具有親水鏈段的PEG 和環(huán)氧樹脂發(fā)生反應(yīng)制備非離子型乳化劑。并對比了使用不同催化劑的情況下水性環(huán)氧乳液的性能差異。結(jié)果表明當(dāng)采用過硫酸鉀作為催化劑時，制備的乳化劑可以在環(huán)氧樹脂上接枝更多的聚醚鏈段，制備的水性環(huán)氧樹脂離心穩(wěn)定性、貯存穩(wěn)定性良好。

李晉通過在環(huán)氧樹脂中引入非離子型親水基團(tuán)，通過相反轉(zhuǎn)法制備出自乳化型水性環(huán)氧樹脂。并得出當(dāng)環(huán)氧樹脂和PEG-4000 摩爾比為1:1，三氟化硼乙醚用量為1%時制備的改性環(huán)氧樹脂性能最佳。

唐光斌等采用環(huán)氧樹脂E51 同PEG-2000 反應(yīng)制備出親水性聚醚型環(huán)氧樹脂通過粘度測試對其反應(yīng)程度進(jìn)行評價。結(jié)果表明當(dāng)體系粘度達(dá)到800～1600Pa·s 時產(chǎn)物轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到90%以上。

谷雨等通過E51 和不同分子量PEG 合成乳化劑，通過相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧樹脂。并分析了水性環(huán)氧樹脂制備條件對乳液粒徑的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PEG 分子量4000、乳化溫度60℃、分散磨砂機(jī)速率3000～4000r/min 乳液粒徑和穩(wěn)定性達(dá)到最佳。

李彬采用向二乙醇胺改性環(huán)氧樹脂中加入活性稀釋劑669制備出水性環(huán)氧樹脂乳液。同時研究了669 用量對水性環(huán)氧樹脂乳液水溶性、貯存穩(wěn)定性、涂膜性能、固化物拉伸強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度的影響。

古緒鵬采用PEG-4000、環(huán)氧樹脂E51、TMPEG 為原料混合，以三氟化硼乙醚為催化劑，制備出水性環(huán)氧樹脂乳化劑。將乳化劑同環(huán)氧樹脂混合制備出水性環(huán)氧樹脂。結(jié)果表明當(dāng)乳化劑用量為10%、乳化溫度為65℃時，乳液穩(wěn)定性和涂膜性能良好。

包哈森制備出一種自乳化型水性環(huán)氧樹脂，通過粒度分布儀測得乳液粒徑為500nm 左右，離心穩(wěn)定性經(jīng)3000r/min、30min不分層。同時采用環(huán)氧樹脂和DETA 合成了一種新型環(huán)氧固化劑通過紅外光譜表征了合成產(chǎn)物。所制備的固化劑在固化的同時也擁有乳化功能。

2 水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料

冷補(bǔ)瀝青混合料，通常是使用常溫瀝青在室溫條件下將其拌合成混合料。根據(jù)修補(bǔ)結(jié)合料的成型過程，冷補(bǔ)料可以分為三種。

2.1 液體瀝青類，即溶劑型冷補(bǔ)料，利用稀釋劑將瀝青稀釋成室溫可以流動狀態(tài)，然后將其拌制成混合料，此類材料強(qiáng)度成型是依靠稀釋劑會發(fā)，是稀釋瀝青重新變?yōu)榛|(zhì)瀝青，因此強(qiáng)度成型時間長，可將混合料袋裝貯存，待需要修補(bǔ)時，使用。由于稀釋劑難以完全會發(fā)，使得混合料成型后強(qiáng)度遠(yuǎn)不如熱拌混合料，使用范圍有限。

2.2 乳化瀝青型，這種類型的修補(bǔ)劑是將乳化瀝青與集料進(jìn)行拌合而形成的，這種混合料攤鋪壓實(shí)以后由于環(huán)境等因素的影響水分蒸發(fā)，乳化瀝青逐漸破乳與礦料粘結(jié)成型所。該類型的冷補(bǔ)料儲存方便，可隨時取料修補(bǔ)。

2.3 反應(yīng)型冷拌樹脂，即反應(yīng)型冷補(bǔ)料，通常利用樹脂改性瀝青，利用樹脂固化結(jié)構(gòu)提高瀝青性能。此類材料強(qiáng)度較高，但是由于其中加入了樹脂和固化劑，因此造價比較高，通常用于一些特殊結(jié)構(gòu)中。

將水性環(huán)氧樹脂加入到乳化瀝青中，借助水性環(huán)氧樹脂固化后的空間三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高乳化瀝青粘結(jié)性能和強(qiáng)度。

惠丹丹制備出水性環(huán)氧樹脂乳化瀝青混合料通過試驗得知，其穩(wěn)定度流值均滿足規(guī)范要求，并且動穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱拌混合料。隨著樹脂摻量增加其更多的反映出樹脂的性能，由熱塑性材料向熱固性材料轉(zhuǎn)變。

楊帆通過自制水性環(huán)氧樹脂制備出水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料。并通過馬歇爾試驗得出，當(dāng)水性環(huán)氧樹脂摻量為20%時，施工容留時間為3h，通過向混合料中添加水泥提高冷補(bǔ)料早期強(qiáng)度，可以使修補(bǔ)后提早通車。

余定洋對水性環(huán)氧乳化瀝青蒸發(fā)殘留物流變特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)水性環(huán)氧樹脂加入后，復(fù)數(shù)剪切模量及黏度增大，相位角減小，車轍因子增大。通過添加3%SBR 膠乳后發(fā)現(xiàn)可以提升低溫性能。通過熒光顯微鏡發(fā)現(xiàn)15%水性環(huán)氧樹脂摻量下，環(huán)氧樹脂在乳化瀝青中形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

孫繼偉將水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料應(yīng)用于寧波繞城高速中，經(jīng)過試驗研究確定A:B:C=20:10:80，最佳乳液用量為7.5%。水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料，可以在修補(bǔ)后2h 后可以快速通車。

苗超杰采用DSR 試驗表征了水性環(huán)氧乳化瀝青的流變特性，通過相位角和抗車轍因子的數(shù)據(jù)得出，水性環(huán)氧樹脂可以提高乳化瀝青的抗車轍能力；采用熒光顯微鏡觀察了不同時間、不同環(huán)氧摻量下水性環(huán)氧乳化瀝青的微觀形貌。

袁治提出來瀝青冷補(bǔ)料在施工的過程中應(yīng)該注意的一些地方；在施工之前必須要杜絕水患，防止冷補(bǔ)料同原路面直接形成一種水膜，水膜界面會導(dǎo)致修補(bǔ)界面在車輛荷載、雨水沖刷的耦合作用下加速路面的破壞；冷補(bǔ)料級配應(yīng)更貼近原路面級配，使用溶劑型和乳液型冷補(bǔ)料時應(yīng)更加注重天氣的因素，盡量選擇溫度較高的時間施工，縮短冷補(bǔ)料強(qiáng)度成型時間，提早通車。

水性環(huán)氧乳化瀝青在充分結(jié)合了環(huán)氧樹脂的高強(qiáng)度和乳化瀝青常溫施工的特性。根據(jù)水性環(huán)氧乳化瀝青強(qiáng)度形成機(jī)理，強(qiáng)度成型主要由以下幾個部分構(gòu)成。首先水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料水分散失，形成有一定抵抗形變的整體；隨著時間增長水性環(huán)氧樹脂和固化劑之間發(fā)生反應(yīng)形成具有交聯(lián)度的空間網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)；乳化瀝青隨著時間延長開始破乳，粘聚力隨之增強(qiáng)。當(dāng)混合料中水分散失之后，由水、環(huán)氧樹脂、乳化瀝青的三相結(jié)構(gòu)向環(huán)氧樹脂、瀝青的兩相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。在車輪的碾壓作用下，水分蒸發(fā)后形成的空隙被逐漸壓密，形成更為密實(shí)的整體，在這整個過程中強(qiáng)度隨著時間增長。

3 結(jié)論

水性環(huán)氧樹脂種類繁多，不同廠家所生產(chǎn)的性能有差異，同時固化劑的選擇也會影響水性環(huán)氧樹脂性能。目前水性環(huán)氧乳化瀝青用于橋面鋪裝粘結(jié)層、微表處等非結(jié)構(gòu)層應(yīng)用較多。水性環(huán)氧乳化瀝青冷補(bǔ)料需要對其強(qiáng)度形成機(jī)理、集料與乳化瀝青的粘附性知己進(jìn)行更深入的研究。