季 節(jié)，王 哲，苑志凱，李 輝，張艷君

(1.北京建筑大學(xué) 土木與交通工程學(xué)院，北京 100044; 2.北京未來(lái)城市設(shè)計(jì)高精尖創(chuàng)新中心， 北京 100044;3.齊魯交通建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101; 4交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京 100088)

0 引言

傳統(tǒng)的熱拌瀝青路面技術(shù)在生產(chǎn)和施工過(guò)程中不僅消耗大量的燃油而且還會(huì)釋放致癌物苯并吡等有害氣體[1]，是一種典型的“高能耗、高排放、高污染”技術(shù)。隨著人們對(duì)環(huán)保和節(jié)約資源意識(shí)的不斷加強(qiáng)，道路建造的一些新技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。乳化瀝青混合料克服了熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)和施工過(guò)程中對(duì)高溫的要求，在常溫下實(shí)現(xiàn)拌和、攤鋪、碾壓，是一種“低能耗、低排放、低污染”技術(shù)。與傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料相比，乳化瀝青混合料不僅能節(jié)約能源，改善施工條件，還能降低工程造價(jià)。但目前常見(jiàn)的各類乳化瀝青混合料卻存在很多缺點(diǎn)，如早期強(qiáng)度低，儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，與礦料之間的黏附性弱等，從而限制了其大規(guī)模推廣使用，尤其是在高等級(jí)道路中的應(yīng)用。因此，研究高性能乳化瀝青混合料具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

目前國(guó)內(nèi)外一般使用SBR，SBS等對(duì)乳化瀝青進(jìn)行改性以提高其性能，但SBR改性乳化瀝青的高溫和黏附性較差[2-3]。SBS改性乳化瀝青雖然具有優(yōu)異的和易性、早期強(qiáng)度和路用性能，但卻存在乳化難度高、容易破乳、不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定儲(chǔ)存、生產(chǎn)工藝復(fù)雜等問(wèn)題[4]。因此，尋找一種改性效果好且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的改性乳化瀝青技術(shù)十分必要。水性環(huán)氧樹(shù)脂是以環(huán)氧樹(shù)脂微粒為分散相、以水為連續(xù)相的液相體系材料，可在室溫及潮濕環(huán)境下固化，具有熱穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高和黏結(jié)力強(qiáng)的特點(diǎn)[5-7]。將水性環(huán)氧樹(shù)脂用于乳化瀝青的改性，可使乳化瀝青的高溫、黏附性等得到提高，且工藝簡(jiǎn)單可行，能彌補(bǔ)傳統(tǒng)SBS和SBR改性乳化瀝青的技術(shù)缺點(diǎn)，拓展乳化瀝青的應(yīng)用范圍[[8-9]。Min[10]利用熒光顯微鏡和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析法，分析了水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青力學(xué)性能和相行為，得出當(dāng)瀝青體積分?jǐn)?shù)高于40%時(shí)，樹(shù)脂基體相將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青基體相，同時(shí)其力學(xué)性能迅速降低。Cong等[11]、張慶等[12]、周啟偉等[13]研究了水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青性能與水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)改性后乳化瀝青的黏彈性、黏度等會(huì)隨著水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量的增加而提高，當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為4%時(shí)，改性乳化瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性最佳。呂建偉等[14]、季節(jié)等[15]研究了水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量對(duì)SBR乳化瀝青混合料性能的影響，發(fā)現(xiàn)水性環(huán)氧樹(shù)脂可明顯改善混合料的高溫穩(wěn)定性，但對(duì)低溫性能卻有不利影響，當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為6%時(shí)，混合料的抗車轍能力、耐磨耗性能、抗水損性能最好。季節(jié)等[16]采用先乳化后改性的方法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料并與熱拌瀝青混合料性能相比，發(fā)現(xiàn)混合料的高溫性能優(yōu)越，但低溫性能和疲勞性能不足，水穩(wěn)定性能基本保持一致。通過(guò)上述研究可知，加入水性環(huán)氧樹(shù)脂可以提高瀝青及混合料的強(qiáng)度和高溫性能，但低溫性能會(huì)有所降低。

鋼渣作為煉鋼的副產(chǎn)品，以顆粒形式排放，具有耐磨、孔隙率大、水硬性好、多棱角等特點(diǎn)，是一種潛在的優(yōu)良路用性能的建筑材料[17]。高振鑫等[18]、申愛(ài)琴等[19]、Hesami等[20]對(duì)不同鋼渣摻量的熱拌及溫拌瀝青混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并借助掃描電鏡試驗(yàn)等分析了鋼渣對(duì)混合料水穩(wěn)定性的影響機(jī)理，結(jié)果表明鋼渣呈超堿性，表面多孔隙，增大了其與瀝青間的有效接觸面積，提高了黏結(jié)性，可顯著改善混合料的水穩(wěn)定性。李偉等[21]通過(guò)室內(nèi)直剪試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼渣瀝青路面的層間抗剪強(qiáng)度均高于傳統(tǒng)瀝青路面的抗剪強(qiáng)度。Ali等[22]利用鋼渣作為粗集料制備混合料并評(píng)價(jià)了其路用性能，發(fā)現(xiàn)鋼渣瀝青混合料的性能均優(yōu)于同類型的石灰?guī)r混合料。由此可見(jiàn)，鋼渣作為瀝青混合料中的粗骨料可明顯改善混合料的路用性能尤其是水穩(wěn)定性能，但由于鋼渣細(xì)集料含有極易膨脹的游離CaO和MgO等多種氧化物，在一定環(huán)境下會(huì)發(fā)生電解水化反應(yīng)，體積穩(wěn)定性不良，其混合料的耐久性能有待改善，因此鋼渣在瀝青混凝土中通常被用作粗集料[23]。

國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的研究集中在水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料或鋼渣瀝青混合料的性能上，卻很少研究將鋼渣作為細(xì)集料用于改性乳化瀝青混合料中。本研究利用鋼渣自身的高強(qiáng)度和高吸水性，將其作為改性乳化瀝青混合料中的細(xì)骨料使用，研究其對(duì)混合料性能的影響規(guī)律，為含有鋼渣的水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料的推廣應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)方案與材料

1.1 試驗(yàn)方案及方法

1.1.1 試驗(yàn)方案

首先，采用不同的乳化劑制備乳化瀝青，利用水性環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)乳化瀝青進(jìn)行改性，得到高性能的水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青。其次，利用馬歇爾設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)AC-16型含有鋼渣的水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料，通過(guò)土工擊實(shí)試驗(yàn)和試拌法優(yōu)選乳化瀝青類型及外摻水用量，利用失水率和馬歇爾穩(wěn)定度確定水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料的最佳擊實(shí)時(shí)間、養(yǎng)生方式以及最佳水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量。最后，評(píng)價(jià)含有鋼渣水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青混合料的性能，并與改性乳化瀝青混合料(不含鋼渣)和普通乳化瀝青混合料(含鋼渣/不含鋼渣)進(jìn)行性能對(duì)比。

1.1.2 試驗(yàn)方法

(1)水穩(wěn)定性

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)[24]中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)照組和浸水組各成型4個(gè)馬歇爾試件，試件采用二次擊實(shí)法成型，具體過(guò)程：第1次擊實(shí)50次，常溫養(yǎng)生 24 h，第2次擊實(shí)25次，常溫靜置48 h后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)照組和凍融組各成型4個(gè)馬歇爾試件，試件采用二次擊實(shí)法成型，具體過(guò)程：第1次擊實(shí)35次，常溫養(yǎng)生 24 h，第2次擊實(shí)15次，常溫靜置48 h后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

(2)高溫穩(wěn)定性

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行車轍試驗(yàn)。成型4個(gè)車轍試件，試件尺寸為300 mm×300 mm×50 mm，分2次壓實(shí)養(yǎng)生成型。具體過(guò)程：裝料后首先碾壓 2 次，轉(zhuǎn)換方向繼續(xù)碾壓 12次，常溫養(yǎng)生 24 h，第2次在碾壓 12 次的方向繼續(xù)碾壓 6 次，將其置于室溫下 48 h后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

(3)低溫抗裂性

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行低溫小梁彎曲試驗(yàn)。成型4個(gè)低溫小梁試件，試件尺寸為250 mm×30 mm×35 mm，試驗(yàn)溫度為-10 ℃，加載速率為50 mm/min，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 基質(zhì)瀝青

采用70#瀝青，其性能見(jiàn)表1。

表1 70#瀝青的性能Tab.1 Properties of asphalt No.70

1.2.2 乳化劑、水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑

選取2種不同乳化劑(陽(yáng)離子和陰離子乳化劑)和1種水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑，其性能見(jiàn)表2～表3。

表2 乳化劑性能Tab.2 Properties of emulsifier

表3 水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑性能Tab.3 Properties of waterborne epoxy resin and curing agent

1.2.3 集料

粗集料采用石灰?guī)r，其性能見(jiàn)表4。細(xì)集料采用唐山地區(qū)的轉(zhuǎn)爐鋼渣(唐山的鋼產(chǎn)量約占國(guó)內(nèi)鋼鐵總產(chǎn)量的12.5%左右[25])。其主要化學(xué)成分為CaO，F(xiàn)e2O3，MgO，SiO2，Al2O3等[26]其性能依據(jù)《道路用鋼渣》(GB/T 25824—2010)[27]中的技術(shù)規(guī)定，見(jiàn)表5。

表4 粗集料性能Tab.4 Properties of coarse aggregates

表5 鋼渣性能Tab.5 Properties of steel slags

1.2.4 水泥

選用普通42.5#硅酸鹽水泥，對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試，見(jiàn)表6。

表6 水泥性能Tab.6 Properties of cement

2 結(jié)果與討論

2.1 改性乳化瀝青混合料的設(shè)計(jì)

2.1.1 水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青的制備

根據(jù)課題組前期研究成果[15-16,28]，室內(nèi)采用先乳化后改性的方法制備水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青，其中水性環(huán)氧樹(shù)脂的摻量為4%，水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的比例為1∶1.25。首先將乳化劑、穩(wěn)定劑和水按比例混合成皂液，將皂液加熱到60 ℃，并用少許試劑(HCl/NaOH)調(diào)整皂液的 pH值，在剪切儀下以2 000 r/min的速度剪切5 min。其后將135 ℃瀝青按比例緩緩加入到皂液中并保持溫度為60 ℃，以4 000 r/min的速度剪切30 min，之后冷卻到室溫。最后將水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液和固化劑按比例緩緩加入到乳化瀝青中，在室溫下以2 000 r/min 的速度剪切5 min，制備出水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青，見(jiàn)圖1。

圖1 水性環(huán)氧樹(shù)脂改性乳化瀝青的制備過(guò)程Fig.1 Preparation process of waterborne epoxy resin modified emulsified asphalt

2.1.2 改性乳化瀝青混合料的設(shè)計(jì)

改性乳化瀝青混合料采用AC-16型，其中粗、細(xì)集料的比例為61.9∶34.1(細(xì)骨料全部用鋼渣替代)，礦粉摻量為4.0%，礦粉由2.5%石灰?guī)r礦粉和1.5%水泥組成(水泥用來(lái)提高混合料的早期強(qiáng)度)。通過(guò)馬歇爾設(shè)計(jì)方法確定混合料的最佳油石比為7.2%，空隙率為4.1%。

2.1.3 改性乳化瀝青混合料的拌和工藝

根據(jù)前期研究成果[15-16,28]，確定改性乳化瀝青混合料的拌和工藝。首先將干燥集料、水泥加入到拌和鍋中常溫拌和10 s，其次加入最佳用量的水常溫拌和30 s，再加入最佳摻量的改性乳化瀝青常溫拌和45 s，最后加入礦粉，常溫拌和45 s，見(jiàn)圖2。

2.1.4 乳化瀝青類型及最佳外摻水用量的篩選與優(yōu)化

采用陽(yáng)離子乳化劑LBP1設(shè)計(jì)3種不同乳化劑摻量下的乳化瀝青，其中油水比為50∶50，皂液pH值為4.0，對(duì)其蒸發(fā)殘留物進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表7。

圖2 瀝青混合料的拌和工藝Fig.2 Mixing process of asphalt mixture

由表7可知，制備的3種乳化瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求?；谇捌谘芯?，利用土工擊實(shí)試驗(yàn)，初步確定外摻水用量在1.0%～2.0%之間。根據(jù)設(shè)計(jì)出的改性乳化瀝青混合料的級(jí)配和最佳油石比，配制1.5 kg左右的混合料，通過(guò)試拌法篩選與優(yōu)化最佳外摻水用量，其中以瀝青混合料的拌和狀態(tài)(混合料的和易性和干濕狀態(tài)良好、無(wú)漿體析出和氣泡產(chǎn)生、無(wú)花白料出現(xiàn)、集料與瀝青裹附性好、粗集料表面裹附均勻的細(xì)集料等)為控制目標(biāo)，對(duì)上述3種乳化瀝青在1.0%外摻水用量下進(jìn)行試拌。

表7 不同乳化瀝青的性能Tab.7 Properties of different emulsified asphalts

第1次試拌結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用3種不同乳化瀝青拌制的混合料多為花白料，集料與瀝青裹附性不均勻，混合料呈松散狀態(tài)，偏干。一方面可能是外摻水用量太少，另一方面由于乳化瀝青呈酸性(pH值為4.0)，可能與鋼渣集料發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致瀝青破乳速度過(guò)快。因此，增加外摻水用量至1.5%，調(diào)整瀝青的酸堿性pH值至7.0，重新拌制混合料，表8為調(diào)整后乳化瀝青的性能。

表8 不同乳化瀝青的性能Tab.8 Properties of different emulsified asphalts

由表8可知，制備的3種乳化瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。第2次試拌結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用3種不同乳化瀝青拌制的混合料中有明顯的漿體析出和大量的氣泡產(chǎn)生，一方面可能是由于外摻水用量過(guò)多，另一方面也可能是乳化瀝青的酸堿性影響混合料的拌制效果。因此，為進(jìn)一步驗(yàn)證乳化瀝青的酸堿性是否會(huì)對(duì)混合料的拌制效果產(chǎn)生影響，保持外摻水用量不變(1.5%)，將乳化瀝青的酸堿性pH值調(diào)整至9.5，重新拌制混合料，表9為調(diào)整后乳化瀝青的性能。

表9 不同乳化瀝青的性能Tab.9 Properties of different emulsified asphalts

由表9可知，制備的3種乳化瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。第3次試拌結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用3種不同乳化瀝青拌制的混合料中仍有明顯的漿體析出和大量氣泡產(chǎn)生。這說(shuō)明調(diào)整乳化瀝青的酸堿性和外摻水用量均不能達(dá)到良好的拌和效果，這極可能與乳化劑的類型有關(guān)，即乳化劑類型與水性環(huán)氧樹(shù)脂之間存在著一定的配伍性。因此，將原來(lái)采用的陽(yáng)離子乳化劑調(diào)整為陰離子乳化劑。本研究采用A3T1型陰離子乳化劑，按其產(chǎn)品要求配制乳化瀝青，其中乳化劑摻量為3.5%，油水比為62∶38，皂液pH值為12.0，對(duì)其蒸發(fā)殘留物的性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 乳化瀝青的性能Tab.10 Physical properties of emulsified asphalt binder

由表10可知，制備的乳化瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。對(duì)上述制備陰離子乳化瀝青分別在1.0%，1.5%，2.0%外摻水用量條件下進(jìn)行試拌。第4次試拌結(jié)果表明：

(1)當(dāng)外摻水用量為1.0%時(shí)，混合料多為花白料，整體偏干，呈松散狀態(tài)，說(shuō)明外摻水用量太低，集料難以潤(rùn)濕，導(dǎo)致集料與瀝青裹附不均勻。而當(dāng)外摻水用量為2.0%時(shí)，混合料中有明顯的漿體析出和大量氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明外摻水用量偏高，部分自由水會(huì)與水泥或鋼渣發(fā)生水化反應(yīng)。

(2)當(dāng)外摻水用量為1.5%時(shí)，混合料無(wú)漿體析出和氣泡產(chǎn)生，集料與瀝青裹附性好，粗集料表面裹附均勻的細(xì)集料，說(shuō)明此狀態(tài)下的混合料外摻水量最佳。這是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)耐鈸剿跐駶?rùn)集料時(shí)能保證與瀝青的黏附。同時(shí)，由于采用強(qiáng)堿性(pH值為12.0)陰離子乳化瀝青，一方面與水性環(huán)氧樹(shù)脂之間的配伍性好，可減緩乳化瀝青的破乳速度，另一方面不會(huì)與鋼渣發(fā)生反應(yīng)。因此，通過(guò)試拌法最終優(yōu)選出的乳化瀝青為強(qiáng)堿性陰離子乳化瀝青，最佳外摻水用量為1.5%。

2.1.5 擊實(shí)時(shí)間及養(yǎng)生方式的確定

為了合理確定瀝青混合料的兩次擊實(shí)時(shí)間及養(yǎng)生方式，選擇4種不同時(shí)間(50，90，130，220 min)進(jìn)行擊實(shí)。第1次擊實(shí)后，放置在常溫條件下養(yǎng)生一定時(shí)間后進(jìn)行第2次擊實(shí)成型。其中，第2次擊實(shí)時(shí)間的確定是以失水率為控制指標(biāo)，控制瀝青混合料的失水率在30%～40%之間。結(jié)合前期研究，通過(guò)對(duì)拌和狀態(tài)的目測(cè)，確定混合料的第1次擊實(shí)時(shí)間為拌和后130 min，第2次擊實(shí)時(shí)間一般控制在第1次擊實(shí)時(shí)間后的24 h，第1次和第2次擊實(shí)之間采用常溫養(yǎng)生。

2.1.6 最佳水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量的確定

根據(jù)前期研究成果，推薦的水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為4%，水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液與固化劑的比例為1∶1.25，但按此比例配制的改性乳化瀝青混合料在常溫養(yǎng)生48 h后的馬歇爾穩(wěn)定度在4 kN左右。為提高混合料的早期強(qiáng)度，進(jìn)一步調(diào)整水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量和水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的比例(調(diào)整至1∶1)。表11是水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為8%和12%摻量下的混合料進(jìn)行養(yǎng)生24，48，72，96 h后的失水率和馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果。

表11 瀝青混合料在不同養(yǎng)生時(shí)間下的失水率和馬歇爾穩(wěn)定度Tab.11 Water loss rates and Marshall stabilities of asphalt mixture under different curing time

注：將水性環(huán)氧樹(shù)脂乳液與固化劑的比例由1∶1.25調(diào)整為1∶1。

從表11可知：

(1)相同摻量下的改性乳化瀝青混合料，其馬歇爾穩(wěn)定度和失水率隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加而增加，失水率越大，其馬歇爾穩(wěn)定度值也越高，但相對(duì)而言馬歇爾穩(wěn)定度增長(zhǎng)幅度不大。當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為8%、混合料從24 h養(yǎng)生到96 h時(shí)，失水率增加幅度約30%左右，而馬歇爾穩(wěn)定度的增長(zhǎng)幅度卻僅有10%左右，最大值為4.96 kN。當(dāng)水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量增加到12%、混合料從24 h養(yǎng)生到96 h時(shí)，失水率增加幅度為30%左右，馬歇爾穩(wěn)定度增長(zhǎng)幅度為20%左右，最大值為7.21 kN。由此可見(jiàn)，提高水性環(huán)氧樹(shù)脂的摻量可增強(qiáng)混合料的早期強(qiáng)度，這與學(xué)者研究結(jié)果一致[29-30]，即水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量越高，混合料的力學(xué)性能增強(qiáng)越明顯，但此時(shí)養(yǎng)生時(shí)間長(zhǎng)達(dá)到96 h，不利于開(kāi)放交通。

(2)在保持水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量不變(12%)的情況下，調(diào)整水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的比例，由原來(lái)的1∶1.25調(diào)整為1∶1，進(jìn)一步進(jìn)行失水率和馬歇爾穩(wěn)定度的測(cè)試。發(fā)現(xiàn)隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，如從24 h 增加到96 h時(shí)，混合料的失水率和馬歇爾穩(wěn)定度的增長(zhǎng)幅度分別提高到40%和30%左右，當(dāng)養(yǎng)生時(shí)間為48 h時(shí)，馬歇爾穩(wěn)定度已經(jīng)達(dá)到7.13 kN，可開(kāi)放交通。因此，在其他條件不變的情況下，確定水性環(huán)氧樹(shù)脂最佳摻量為12%，水性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的比例為1∶1，進(jìn)一步進(jìn)行改性乳化瀝青混合料的性能評(píng)價(jià)。

2.2 改性乳化瀝青混合料性能評(píng)價(jià)

分別制備含鋼渣和不含鋼渣的改性乳化瀝青混合料和普通乳化瀝青混合料，對(duì)4種瀝青混合料進(jìn)行高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表12。

表12 瀝青混合料路用性能Tab.12 Pavement performance of asphalt mixtures

由表12可知：

(1)綜合考慮混合料的高、低溫性能和水穩(wěn)定性能，含鋼渣的改性乳化瀝青混合料性能最優(yōu)，其次為不含鋼渣的改性乳化瀝青混合料和含鋼渣的普通乳化瀝青混合料，不含鋼渣的普通乳化瀝青混合料的性能最差。

(2)相對(duì)于其他3種瀝青混合料，只有含鋼渣的改性瀝青混合料的性能達(dá)到熱拌瀝青混合料的性能要求，這主要是水性環(huán)氧樹(shù)脂中高活性的環(huán)氧基團(tuán)與固化劑中的活潑氫極易發(fā)生反應(yīng)，在瀝青中形成牢固的三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加之鋼渣集料表面多孔，具有更為豐富的棱角性，使得瀝青能更有效地黏附在鋼渣集料表面，大大增強(qiáng)了瀝青與集料界面之間的黏附性，從而提高混合料的高、低溫性能和水穩(wěn)定性能。

(3)不含/含鋼渣的普通乳化瀝青混合料除高溫性能滿足熱拌瀝青混合料的性能要求外，其余的性能均不滿足要求，這主要是因?yàn)槠胀ㄈ榛癁r青混合料中瀝青與集料之間的黏附性較差，在試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)普通乳化瀝青混合料在低溫小梁試件制作和浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)過(guò)程中很容易出現(xiàn)斷裂、松散等現(xiàn)象，無(wú)法成型進(jìn)行下一步試驗(yàn)。

3 結(jié)論

(1)以改性乳化瀝青混合料的拌和工作狀態(tài)為控制目標(biāo)，通過(guò)試拌法優(yōu)選出適用于含有鋼渣骨料混合料的乳化劑類型為陰離子型，且制備乳化瀝青時(shí)應(yīng)將其酸堿度調(diào)節(jié)到偏堿性，以減少乳化瀝青與鋼渣之間的反應(yīng)。

(2)以失水率和馬歇爾穩(wěn)定度作為控制指標(biāo)，確定混合料的最佳擊實(shí)時(shí)間、養(yǎng)生方式及最佳水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量。第1次擊實(shí)時(shí)間為拌和后的 130 min，第2次擊實(shí)時(shí)間一般控制在第1次擊實(shí)時(shí)間后24 h(此時(shí)失水率一般在30%～40%之間)，養(yǎng)生方式為常溫養(yǎng)生。最佳水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量為12%。

(3)通過(guò)加入一定劑量水泥和提高水性環(huán)氧樹(shù)脂摻量可保證混合料具有良好的早期強(qiáng)度和性能。相對(duì)于其他3種乳化瀝青混合料，只有含鋼渣的改性乳化瀝青混合料的性能達(dá)到了熱拌瀝青混合料的性能要求。

(4)含有鋼渣的改性乳化瀝青混合料的疲勞性能和耐磨性還需進(jìn)一步測(cè)試。