何远航，张荣辉

（广东工业大学建设学院，广东?广州?510006）

摘要：介绍采用水性环氧树脂乳液改性乳化沥青的制备过程，并对改性前后乳化沥青的低温、高温性能以及耐久性能进行了测?试，结果表明，经水性环氧树脂乳液改性后的乳化沥青，其各项性能均优于普通乳化沥青。改性乳化沥青是公路养护的一种新材料，?探讨其在道路路面裂缝、稀浆封层、透层和粘层以及石屑罩面等方面的应用。

关键词：乳化沥青；水性环氧树脂乳液；改性；应用

中图分类号：TU535?文献标识码：B?文章编号：1001-?702X（2007）05-?0037-?04

石油沥青具有良好的粘结性、抗老化性和防水能力，长期?以来被广泛地用作筑路、防水和密封材料。用于防水工程有原?料易得、价格低廉等优点，是国内外防水防渗工程中应用最为?广泛的材料之一。然而沥青高温流淌、低温冷脆开裂、耐候性?不佳，大多采用现场熬制、热施工，既污染环境，也对工人身体?危害大、易发生火灾、施工效率低。随着能源危机的加剧和人?们环保意识的增强，沥青的乳化改性和新型防水涂料的开发?成为人们关注的热点[1]。

随着国民经济的迅速发展，交通荷载的日益重型化、交通?量的大幅度增长、超载车辆的日趋严重，加速了沥青路面的损?坏。因此加强对沥青路面的养护和修补技术研究，以及如何延?长沥青路面的使用寿命，具有良好的市场前景。以乳化沥青为粘结材料的沥青路面局部修补技术，具有应用范围广、施工便?利、节能降耗、减少污染、减少施工期等诸多优点，但是单一的?乳化沥青有粘结度低、柔韧性差、强度低等缺点，因此制约了?乳化沥青在沥青路面养护和维修中的推广和应用。?以乳化沥青为粘结材料的沥青路面局部修补技术具有突?出的优点，它的推广应用势在必行。但是，如何改善乳化沥青?的性能（即对乳化沥青进行改性），使其具有较强的粘结力、高?温稳定性、优越的弹性恢复能力和较高的抗压、抗变形能力等，?以满足在沥青路面维修和养护中的要求。目前，国内的水乳型?改性乳化沥青大多采用苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物?（SBS）[2]、氯丁橡胶（CR）[3]、再生胶[4]、丁苯橡胶（SBR）5[]等制备。?本文研究采用水性环氧树脂乳液对乳化沥青进行改性及其在?公路养护中的应用。

1?实验部分

1.1?实验材料

基质沥青：90?号道路石油沥青，茂名石化总厂生产；环氧树脂及固化剂?DFG-?88：广州东风化工实业有限公司生产；活?性稀释剂?501，十二烷基硫酸钠（SDS），阳离子乳化剂：工业?级，宜兴药用化工厂生产。

1.2?乳化沥青的制备

（1）将复合乳化剂溶于?55￣65?℃的水中，调节?pH?值至碱?性；（2）将沥青加热至?120￣130?℃，按油水比?60∶40?加入到上?述乳化剂溶液中，经胶体磨高速剪切搅拌?4￣6?min?得到固含?量为?60%的乳化沥青。

1.3?水性环氧乳液的制备

（1）自乳化环氧树脂的合成：将环氧树脂与乳化剂按一定?比例加入装有搅拌器和温度计的搅拌釜中，加热至所需温度，?使环氧树脂与乳化剂xx溶解后停止加热，开动搅拌器将其?搅拌均匀，然后控制在一定温度内，保温一定时间后，加一定?量的蒸馏水稀释到乳化剂水溶液中。（2）水性环氧乳液的制备：?用稀释剂稀释后的环氧树脂与制备的环氧乳化剂水溶液（可?添加其它助剂）混合搅拌均匀，然后滴加蒸馏水直到体系的黏?度突然下降，此时体系的连续相由环氧溶液相转变为水相，发?生相转变（即?W/O?变为?O/W），继续高速搅拌一段时间后，加?蒸馏水稀释到一定浓度，即制得水性环氧乳液。

1.4?水性环氧乳液的性能测试

目测乳液样品的颜色、状态、均匀性等；采用?NDJ-?5S?黏?度计测试乳液样品指定温度下的黏度；pH?值用广泛?pH?试纸?测试；按?GB?1725—89?测试环氧乳液的固含量；将?10?ml?乳液?加到?40?ml?去离子水中，用玻璃棒轻轻搅拌均匀，密封后于?（50±1）℃烘箱静置?48?h，观察其是否分层，若不分层可以视?为能贮存半年。

1.5?水性环氧树脂乳液改性乳化沥青的配制

将乳化沥青和水性环氧树脂乳液以及固化剂按照一定?的配比，边混合边均匀搅拌即得。手工搅拌，水性环氧树脂?乳液掺量占乳化沥青用量不超过?3%；机械搅拌，水性环氧?树脂乳液掺量占乳化沥青用量不超过?6%；胶体磨分散，水?性环氧树脂乳液掺量占乳化沥青用量不超过?10%。注意避?免混合过程中乳液的破乳。DFG-?88?固化剂用量占水性环氧?用量的?25%。

2?结果分析与讨论

2.1?水性环氧树脂乳液的基本技术指标（见表?1）

2.2?乳化沥青的基本技术指标（见表?2）

实验结果表明，掺加?2%水性环氧加?DFG-?88?固化剂的?改性乳化沥青各项技术指标比普通的乳化沥青有明显提高：?乳液黏度增加，使乳液与石料结合力增大；蒸发残留物的?5?℃?延度、软化点都有明显的提高，而针入度有较明显下降，这说?明改性乳化沥青的高温稳定性和低温抗开裂性增强。

2.4?性能测试

改性乳化沥青是一种新型材料，它与普通乳化沥青具有?相似的性质，但又有区别。

2.4.1?低温性能试验

（1）水性环氧树脂乳液改性乳化沥青对低温延度的影响。?改性乳化沥青的低温延度（蒸发残留物）试验结果见表?4。

从表?4?可以看出，水性环氧树脂乳液对改善乳化沥青的?低温延度有明显作用。

（2）水性环氧树脂乳液掺量对低温脆点的影响。水性环?氧树脂可以明显降低乳化沥青的脆点，试验结果见表?5。

2.4.2?高温性能试验

除了低温延度和脆点反应的优点外，用其它方法也可评?价改性乳化沥青性能的改变。针入度有所下降与软化点有所?提高，反应了高温稳定性有明显改善，其试验结果见表?6。

从表?6?可以看出，改性乳化沥青的高温性能明显改善。

2.4.3?耐久性能试验

在?2?块?30?cm×30?cm?的玻璃板上，分别涂上一定量的普?通乳化沥青和改性乳化沥青材料，平置于阳光下，使其水分完?全蒸发成膜。将?2?块玻璃板同时放入恒温干燥箱内，在?60?℃?条件下加热?24?h，然后放入-20?℃冰箱中?24?h，如此反复28?d。?普通乳化沥青材料膜均匀地布满网状裂缝；改性材料膜表面?呈细微网状皱纹，在低温下分别用刀片切削膜片，前者呈沥青?粉末，后者切出花状片屑，再反复加热，冷冻至?60?d，普通乳化?沥青材料裂缝继续加深、改性乳化沥青材料仍无网裂出现。

3?改性乳化沥青在公路养护中的应用

3.1?改性乳化沥青处理水泥混凝土路面裂缝

目前，在水泥混凝土路面建设和养护中常用的填缝材料?如热沥青、聚氨酯、聚氯乙烯（PVC）胶泥等灌缝料稠度大，使?用效果不理想。而水性环氧树脂乳液改性乳化沥青具有很强?的渗透性，且黏度大、柔韧性好，当改性乳化沥青与矿料表面?接触时，改性乳化沥青迅速吸附在矿料表面，水被挤出蒸发，?留下沥青堵塞缝隙，从而有效地防止雨水浸入路基

。?具体做法：将需处理的水泥混凝土路面接缝清扫干净，并?保持接缝干燥。用油壶软管沿着缝槽拖动，让改性乳化沥青均?匀流出，使缝槽灌满。改性乳化沥青破乳后水分蒸发，体积缩?小，一般间隔灌?2￣3?次才能将缝槽灌满。有坡度的缝槽，从高?处往下灌，要求尽量做到使缝槽渗漏部分灌满。当缝槽与路面?板底连通，不能灌满时，用砂将渗漏部位塞紧，然后再灌改性?乳化沥青，灌缝完成后在改性乳化沥青表面轻轻洒少量砂，即?可开放交通。

3.2?改性乳化沥青稀浆封层

改性乳化沥青可以提高稀浆封层的高温稳定性、低温抗裂性、内聚力、粘附性、抗剥落能力、早期强度、防水性能，从而?延长其使用寿命。改性乳化沥青稀浆封层，充分发挥了改性乳?化沥青的优越性。其具有成型快、工期短、施工季节长、可以夜?间作业的特点，不但适用于一般普通公路路面的维修养护。而?且还适用于交通量较大的高等级公路的路面养护。

3.3?改性乳化沥青用作透层

透层是沥青路面结构中很小的一部分，但是在路面经受?车辆交通荷载、风吹日晒等力学作用和气候作用过程中，它却?起着巨大的作用。透层是为了使沥青路面与非沥青材料基层?结合良好，在基层上浇洒石油沥青、煤沥青、液体沥青或乳化?沥青而形成的透入基层表面的薄层。沥青路面的级配砂砾、级?配碎石基层及半刚性基层上均必须浇洒透层沥青，以保证沥?青面层与基层具有良好的结合界面[6]。

改性乳化沥青比普通乳化沥青粘结能力有显著提高，能?很好与基层粘结。且由于水性环氧树脂本身具有很好的防水?功能，因此，改性乳化沥青具有更好的防水能力。

在基层上浇洒的改性乳化沥青，会在水泥稳定碎石基层?上有一定深度的渗透，该深度一般为?5￣10?mm。在渗透深度?上，是由有机物质（沥青和环氧树脂）填充了无机结合料的表?面空隙，形成了特殊的结构层，称之为偶合层。而偶合层本身?就是半刚性路基的一部分，彻底解决了柔性路面与半刚性路?基的粘结问题。在荷载作用下，柔软性材料组成的路面只起到?了传递荷载和抗形变的作用，而起到承受荷载、抗压作用的是?路基。偶合层是由柔性材料填充了路基表面空隙而形成的，使?路基表面具有很好的水密性，防止表面水渗入对路基的冲刷?与地下毛细水的上升，如果与防水层（下封层）结合使用，既可?解决防水层（下封层）的黏结，又可起到更好的防水效果。由于?偶合层的防水功能，使路基内部水分在炎热天气下不易蒸发，?从而省去了洒水养护，节省了养护费用。

具体做法：

（1）水泥稳定碎石基层铺筑?3?d?后，人工将基层表面的所?有杂物清出路基外，用鼓风机将基层表面的灰尘吹干净，尽量?使表面骨料外露。

（2）如果基层表面干燥，则洒水使表面湿润，打开路基表?面的孔洞和降低粉尘。该工序应在透层施工前?1?h?左右进行。

（3）透层施工采用喷洒车均匀喷洒，浓度为?50%，改性乳?化沥青[m（乳化沥青）：m（水环氧）=100∶3]洒布量为?1.5?kg/m2，?施工后封闭交通?24?h。

（4）待改性乳化沥青xx破乳后（此时渗透已基本完成），?均匀洒布?3￣5?mm石屑进行碾压。施工完成后，封闭交通待水?稳基层到规定龄期和乳化沥青xx破乳成形后方可通车（一?般为?3?d）。

3.4?改性乳化沥青用作粘层

粘层是为了加强路面中沥青层与沥青层之间、沥青层与?水泥混凝土层之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。在水泥混?凝土路面、旧沥青路面以及新铺沥青混合料接触的路缘石、雨?水进水口、检查井等结构的侧面，以及双层式或三层式热拌热?铺沥青混合料路面之间，均应洒布粘层油。粘层沥青很少透入?下层，只是形成一很薄的沥青膜，使上、下层之间具有足够的?粘结力，防止新建面层在下承层上滑动或推移[6]。由于改性乳?化沥青比普通乳化沥青粘结力更强，因此，改性乳化沥青更适?合于用作粘层。粘层的施工要求与透层改性乳化沥青基本相?同。粘层沥青洒布后应紧接铺筑沥青面层。

3.5?改性乳化沥青用于石屑罩面

目前，世界上有各种各样的道路表面处治方法，其中石屑?罩面是最常用的路面养护方法之一。石屑罩面是在道路面层?上利用标准的沥青撒布机洒布?1?层粘结料，然后铺?1?层同粒?径的骨料。这种处治层是柔性和耐磨。掺加水性环氧树脂能够?增加粘结力、粘附性、耐磨性和路面的抗裂性能。由于改性乳?化沥青具有很好的潮湿性、化学粘附性，乳液比较适合于路面?撒布。采用石屑罩面的路面不会出现反射裂缝和微裂缝，防止?了路面的进一步老化和水浸破坏。

4?结?语

（1）水性环氧乳液改性乳化沥青主要由沥青，乳化剂和水?组成。本文采用阳离子乳化剂制备的乳化沥青具有黏附性好、?与骨料的适应性强及自身储存稳定性能好等优点。

（2）水性环氧树脂乳液是一种不含挥发性有机溶剂（VOC）?的环保低毒型水分散乳液，能很好地与多种材料黏结，体现了?其良好的黏附性能，同时又保留了环氧树脂本身特有的性能。?固化剂是一种改性的芳香族胺类，主要有以下成分：改性的芳?香胺、促进剂、苯甲醇增塑剂。其主要作用是将水性环氧乳液固化交联成立体网状结构、性能优良的黏结材料，这种固化?剂的特点是固化交联速度快，可大大缩短工程周期。

（3）当水性环氧树脂乳液的掺量占乳化沥青用量不超过?3%时，人工搅拌改性乳化沥青不结团，保持原有的液体状，粘?结能力提高显著，能很好与石料粘结。改性乳化沥青与普通乳?化沥青各项性能有很大不同：改性乳化沥青增加使乳液与石?料结合力增大；蒸发残留物的?5?℃延度、软化点都有明显的提?高，这说明改性乳化沥青的高温稳定性、低温抗开裂性和低温?柔性增强。对高温时的变形有较高的抵抗能力，能保证路面不?变形、不推移；在低温时由于改性乳化沥青低温延度大，脆点?低，因此有较高的抗裂性。

（4）用改性乳化沥青处理水泥混凝土路面裂缝、进行稀浆?封层、用作透层和粘层以及石屑罩面具有高温稳定性、低温抗?开裂性、耐磨、粘结力强以及防水等性能，这些优点使其在公?路的养护中必将得到广泛的推广应用。它是一种快捷、方便、?经济、实用的路面养护新材料。

参考文献:

[1]?王长安，吴育良，许凯，等.水性聚氨酯改性乳化沥青防水涂料[J].?化学建材，2004（6）：36-?38.

[2]?陈玉成.SBS改性正离子乳化沥青的研制[J].漳州师范学院学报，?2002，15（2）：62-?65.

[3]?陈伟良，张月星.用复合型乳化剂制备石蜡基石油沥青：氯丁防?水涂料[J].新型建筑材料，1992（4）：15-?17.

[4]?刘伟区，黄跃文，罗广建.改性再生胶沥青水乳型防水涂料[J].化?学建材，1999，15（1）：22-?23.

[5]?王长安，吴育良，许凯，等.转相法低温丁苯胶乳改性乳化沥青的?制备[J].合成橡胶业，2006，29（2）：100-?103.

[6]?郭忠印，李立寒.沥青路面施工与养护技术[M].北京：人民交通出?版社.2003（1）：52-?53.