水性环氧乳化沥青冷补料研究进展

李一鹤 李 骏 罗群星 伍 奎

(1、重庆交通大学 材料科学与工程学院，重庆400041 2、凯里公路管理局，贵州 凯里556000)

乳化沥青是采用乳化剂将沥青分子均匀的分布在水中。传统乳化沥青改性剂有SBR、SBS，而近年来国内外学者以水性环氧树脂作为改性剂，制备水性环氧乳化沥青取得了不错的成就。水性环氧树脂作为一种热固性材料，固化后的结构具有高强度、高化学稳定性、高温稳定性等特征、可以对对乳化沥青进行全方位改性。

1 水性环氧树脂

水性环氧树脂是指利用高速分散法或化学改性接枝法，将环氧树脂颗粒分散并稳定存在于水中。水性环氧树脂保留了传统环氧树脂的优良特性，同时也赋予了许多环氧树脂不具有的特性。比如以水作为溶剂环保无污染；常温下为液体操作方便，在室温或超市条件下仍可使用。

周莹莹通过二乙醇胺对环氧树脂E44 进行改性，在环氧基团上接枝亲水基团制备出水性环氧树脂，通过改变二乙醇胺用量发现当二乙醇胺与环氧树脂E44 摩尔比为1:2 时乳液稳定性最佳、粒径最小叶文见采用具有亲水链段的PEG 和环氧树脂发生反应制备非离子型乳化剂。并对比了使用不同催化剂的情况下水性环氧乳液的性能差异。结果表明当采用过硫酸钾作为催化剂时，制备的乳化剂可以在环氧树脂上接枝更多的聚醚链段，制备的水性环氧树脂离心稳定性、贮存稳定性良好。

李晋通过在环氧树脂中引入非离子型亲水基团，通过相反转法制备出自乳化型水性环氧树脂。并得出当环氧树脂和PEG-4000 摩尔比为1:1，三氟化硼乙醚用量为1%时制备的改性环氧树脂性能最佳。

唐光斌等采用环氧树脂E51 同PEG-2000 反应制备出亲水性聚醚型环氧树脂通过粘度测试对其反应程度进行评价。结果表明当体系粘度达到800～1600Pa·s 时产物转换率可以达到90%以上。

谷雨等通过E51 和不同分子量PEG 合成乳化剂，通过相反转法制备水性环氧树脂。并分析了水性环氧树脂制备条件对乳液粒径的影响，发现当PEG 分子量4000、乳化温度60℃、分散磨砂机速率3000～4000r/min 乳液粒径和稳定性达到最佳。

李彬采用向二乙醇胺改性环氧树脂中加入活性稀释剂669制备出水性环氧树脂乳液。同时研究了669 用量对水性环氧树脂乳液水溶性、贮存稳定性、涂膜性能、固化物拉伸强度、剪切强度的影响。

古绪鹏采用PEG-4000、环氧树脂E51、TMPEG 为原料混合，以三氟化硼乙醚为催化剂，制备出水性环氧树脂乳化剂。将乳化剂同环氧树脂混合制备出水性环氧树脂。结果表明当乳化剂用量为10%、乳化温度为65℃时，乳液稳定性和涂膜性能良好。

包哈森制备出一种自乳化型水性环氧树脂，通过粒度分布仪测得乳液粒径为500nm 左右，离心稳定性经3000r/min、30min不分层。同时采用环氧树脂和DETA 合成了一种新型环氧固化剂通过红外光谱表征了合成产物。所制备的固化剂在固化的同时也拥有乳化功能。

2 水性环氧乳化沥青冷补料

冷补沥青混合料，通常是使用常温沥青在室温条件下将其拌合成混合料。根据修补结合料的成型过程，冷补料可以分为三种。

2.1 液体沥青类，即溶剂型冷补料，利用稀释剂将沥青稀释成室温可以流动状态，然后将其拌制成混合料，此类材料强度成型是依靠稀释剂会发，是稀释沥青重新变为基质沥青，因此强度成型时间长，可将混合料袋装贮存，待需要修补时，使用。由于稀释剂难以完全会发，使得混合料成型后强度远不如热拌混合料，使用范围有限。

2.2 乳化沥青型，这种类型的修补剂是将乳化沥青与集料进行拌合而形成的，这种混合料摊铺压实以后由于环境等因素的影响水分蒸发，乳化沥青逐渐破乳与矿料粘结成型所。该类型的冷补料储存方便，可随时取料修补。

2.3 反应型冷拌树脂，即反应型冷补料，通常利用树脂改性沥青，利用树脂固化结构提高沥青性能。此类材料强度较高，但是由于其中加入了树脂和固化剂，因此造价比较高，通常用于一些特殊结构中。

将水性环氧树脂加入到乳化沥青中，借助水性环氧树脂固化后的空间三维网状结构，提高乳化沥青粘结性能和强度。

惠丹丹制备出水性环氧树脂乳化沥青混合料通过试验得知，其稳定度流值均满足规范要求，并且动稳定度远远高于热拌混合料。随着树脂掺量增加其更多的反映出树脂的性能，由热塑性材料向热固性材料转变。

杨帆通过自制水性环氧树脂制备出水性环氧乳化沥青冷补料。并通过马歇尔试验得出，当水性环氧树脂掺量为20%时，施工容留时间为3h，通过向混合料中添加水泥提高冷补料早期强度，可以使修补后提早通车。

余定洋对水性环氧乳化沥青蒸发残留物流变特性进行研究，发现水性环氧树脂加入后，复数剪切模量及黏度增大，相位角减小，车辙因子增大。通过添加3%SBR 胶乳后发现可以提升低温性能。通过荧光显微镜发现15%水性环氧树脂掺量下，环氧树脂在乳化沥青中形成了网状结构。

孙继伟将水性环氧乳化沥青冷补料应用于宁波绕城高速中，经过试验研究确定A:B:C=20:10:80，最佳乳液用量为7.5%。水性环氧乳化沥青冷补料，可以在修补后2h 后可以快速通车。

苗超杰采用DSR 试验表征了水性环氧乳化沥青的流变特性，通过相位角和抗车辙因子的数据得出，水性环氧树脂可以提高乳化沥青的抗车辙能力；采用荧光显微镜观察了不同时间、不同环氧掺量下水性环氧乳化沥青的微观形貌。

袁治提出来沥青冷补料在施工的过程中应该注意的一些地方；在施工之前必须要杜绝水患，防止冷补料同原路面直接形成一种水膜，水膜界面会导致修补界面在车辆荷载、雨水冲刷的耦合作用下加速路面的破坏；冷补料级配应更贴近原路面级配，使用溶剂型和乳液型冷补料时应更加注重天气的因素，尽量选择温度较高的时间施工，缩短冷补料强度成型时间，提早通车。

水性环氧乳化沥青在充分结合了环氧树脂的高强度和乳化沥青常温施工的特性。根据水性环氧乳化沥青强度形成机理，强度成型主要由以下几个部分构成。首先水性环氧乳化沥青冷补料水分散失，形成有一定抵抗形变的整体；随着时间增长水性环氧树脂和固化剂之间发生反应形成具有交联度的空间网状三维结构；乳化沥青随着时间延长开始破乳，粘聚力随之增强。当混合料中水分散失之后，由水、环氧树脂、乳化沥青的三相结构向环氧树脂、沥青的两相结构转变。在车轮的碾压作用下，水分蒸发后形成的空隙被逐渐压密，形成更为密实的整体，在这整个过程中强度随着时间增长。

3 结论

水性环氧树脂种类繁多，不同厂家所生产的性能有差异，同时固化剂的选择也会影响水性环氧树脂性能。目前水性环氧乳化沥青用于桥面铺装粘结层、微表处等非结构层应用较多。水性环氧乳化沥青冷补料需要对其强度形成机理、集料与乳化沥青的粘附性知己进行更深入的研究。