摘要
为了提高普通乳化沥青混合料的路用性能，将乳化沥青与水性环氧树脂有机结合，得到一种新型复合材料——水性环氧乳化沥青。通过试验研究水性环氧树脂用量对混合料的力学强度、水稳定性以及温度稳定性的影响。结果表明：混合料的初期强度、后期强度以及高温稳定性随着水性环氧树脂用量的增加而提高，但其水稳定性和低温稳定性随着水性环氧树脂用量的增加先增大后减小，分别在水性环氧树脂用量为10%和15%时达到最佳提升效果。在实际工程应用中将水性环氧树脂用量控制在10%~15%之间。
近年来，随着我国交通量日益增加，对公路建设需求不断加大，传统的热拌沥青在施工过程中有大量的烟雾排放，为了保护环境，实现可持续发展，国内外学者在乳化沥青混合料的研究上投入更多的精力。乳化沥青混合
环氧树
本文选用固化剂T450进行试验，配制水性环氧树脂体系（水性环氧树脂︰固化剂=2︰1），通过搅拌法制备水性环氧乳化沥青，并设计水性环氧树脂体系掺量梯度为0、5%、10%、15%、20%、25%，研究水性环氧树脂用量对混合料的力学强度、水稳定性以及温度稳定性的影响。
按照公
试验所用乳化沥青为阳离子型，在混合料拌和前需加水润湿矿料。计算总用水量分别为4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，并制备马歇尔试件，通过对不同用水量的混合料试件进行测试来确定。
乳化沥青的用量直接决定了混合料的性能，本文通过测试混合料试件的稳定度、密度、空隙率和流值来进一步确定，结果如
（a） 稳定度曲线
（b） 流值曲线
（c） 密度曲线
（d） 空隙率曲线
图1 乳化沥青用量与力学体积关系
在乳化沥青用量的增加过程中，混合料试件的稳定度和密度先增大后减小，在乳化沥青用量为8.5%时，稳定度和密度达到最大值，分别为11.94 kN和2.39 g/cm³，流值不断变大，空隙率不断减小。这是由于当乳化沥青用量过少时，很快破乳，造成混合料可压实性差，稳定度低，密度小，当乳化沥青用量过多使得矿料颗粒之间不能紧密咬合，稳定度减小，流值增大。
本文以乳化沥青用量为8.5%，设计总用水量梯度为4.5%、5.0%、5.5%、6.0%，通过测试混合料试件的稳定度和空隙率来确定总用水量，结果如
（a） 用水量与稳定度关系曲线
（b） 用水量与空隙率关系曲线
图2 总用水量与力学体积关系
在总用水量的增加过程中，混合料的稳定度先增大后减小，空隙率不断变大，在总用水量为5%时，稳定度达到最大值14.61 kN。这是由于用水量越多蒸发后混合料的孔隙就越多，空隙率变大，稳定度变小。因此，总用水量取5%。
制备水性环氧树脂体系掺入量分别为0、5%、10%、15%、20%、25%的标准马歇尔试件，以在25 ℃的条件下养护1 d后测得的稳定度为初期强度，在110 ℃的条件下养护24 h后测得的稳定度为后期强度，结果如
（a） 初期强度
（b） 后期强度
图3 不同水性环氧树脂体系用量下混合料的力学强度
混合料的初期强度和后期强度都随着水性环氧树脂用量的增加而提高。这是由于环氧树脂本身具有良好的力学强度性能，固化产物与沥青结构相互贯穿，从而使混合料的强度得到明显提升。
选取浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对不同水性环氧树脂体系用量下混合料的抗水损害能力进行评价，结果如
（a） 浸水马歇尔试验结果
（b） 冻融劈裂试验结果
图4 水稳定性试验结果
混合料的抗水损害能力随着水性环氧树脂体系用量的增加先提高后下降，在水性环氧树脂体系用量为10%时，达到最佳提升效果。这是由于加入适量的水性环氧树脂体系发生固化使得混合料结构不容易被破坏，但是当加入过量的水性环氧树脂时，混合料内部形成大量的封闭孔隙，从而降低了混合料的抗水损害能力。
成型水性环氧树脂体系掺入量分别为0、5%、10%、15%、20%、25%的车辙板，在室温条件下养生7 d后通过车辙试验对不同水性环氧树脂体系用量下混合料的高温稳定性进行评价，结果如
图5 车辙试验结果
在水性环氧树脂体系用量为15%时，车辙板45 min的变形量为1.54 mm，60 min的变形量为1.62 mm，动稳定度为7463次/mm，这些指标远远好于普通乳化沥青混合料，并且随着水性环氧树脂体系用量的增加，车辙板的变形量逐渐减小，动稳定度逐渐增大。这是由于环氧树脂本身具很好的高温稳定性，发生固化后使得混合料整体结构更加稳固、坚硬，但是考虑到工程的经济性，水性环氧树脂体系用量取15%为宜。
由于水性环氧树脂体系掺量为0时成型的车辙板强度较低，切割小梁试件的过程中容易发生破碎，因此只评估水性环氧树脂体系掺量为5%、10%、15%、20%、25%混合料的低温性能。将不同水性环氧树脂体系用量的车辙板切割成小梁试件，通过低温弯曲试验对不同水性环氧树脂体系用量下混合料的低温稳定性进行评价，结果如
（a） 抗弯拉强度
（b） 最大弯曲应变
（c） 劲度模量
图6 低温弯曲试验结果
混合料的抗弯拉强度、最大弯拉应变和劲度模量都随着水性环氧树脂体系用量的增加先增大后减小，在水性环氧树脂用量为15%时，混合料的低温稳定性提升效果最好。这是由于适量的加入水性环氧树脂，表现出其高粘结的特性，当其用量过多时，表现出环氧树脂刚性的特点，从而使得混合料的低温稳定性下降。
通过对不同水性环氧树脂体系用量下的混合料进行试验研究，得到以下结论：
（1）水性环氧乳化沥青混合料中，最佳乳液用量（乳化沥青+水性环氧树脂体系）为8.5%，总用水量为5%；
（2）水性环氧乳化沥青混合料的初期强度、后期强度和高温稳定性随着水性环氧树脂用量的增加而提升；
（3）水性环氧乳化沥青混合料的水稳定性和低温稳定性随着水性环氧树脂用量的增加先提升后下降，在水性环氧树脂用量为10%时，混合料的水稳定性达最佳效果；在水性环氧树脂用量为15%时，混合料的低温稳定性达最佳效果。
（4）综合考虑，在实际工程应用中将水性环氧树脂用量控制在10%~15%之间。
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