李永弟 侯俊涛 李 强
(陕西省西咸新区沣东新城市政园林配套中心，陕西 西安 710000)
改性树脂冷拌路面修补材料强度增长规律研究
李永弟 侯俊涛 李 强
(陕西省西咸新区沣东新城市政园林配套中心，陕西 西安 710000)
采用两种改性树脂配方作为混合料的结合料，分别测试了结合料的密度，选择适合路面修补的混合料级配，并通过马歇尔试验进行了配合比设计，确定了最佳沥青用量，研究了不同温度条件下冷拌混合料强度随时间的增长情况，总结了这种改性树脂结合料冷拌混合料的强度行程规律。
改性树脂结合料,路面修补,冷拌混合料,强度增长
0 引言
路面工程中常用的冷拌混合料作为路面快速修补用材料，因为可以就地冷拌或者冷拌后储存备用。冷拌混合料相对使用热拌混合料作为路面修补材料的应用条件更广，可以做到随时发现路面病害随时维修处置，大大提高了路面维修养护的及时性，对保障交通安全，提高路面服务水平，延长路面寿命帮助很大。因此，本文研究的主要就是一种基于改性树脂结合料的冷拌混合料的配合比和强度增长规律，可以为这种材料在路面维修中的应用提供指导。
1 原材料试验
1.1 结合料
该新型冷拌结合料是由不同组分配比而成，由于比例的不同分为C1型与C2型两种，分别进行试验对比研究。C1型与C2型两种结合料都是由3个不同组分按一定比例混合而成，其中1号组分为树脂材料，2号组分为固化剂，3号组分为增柔添加剂。根据试验规程对两种结合料进行密度和相对密度试验，实验室中采用密度瓶法。
对C1型与C2型结合料进行平行试验，每组2个。其中由于1组分材料粘性较大，可以把1组分和3组分混合搅拌30 s，成为易于流动的液体状，再加入2组分搅拌均匀后装入密度瓶，搅匀后两种结合料均呈现无色透明胶状体。
在试验过程中，考虑到混合料会和水产生混溶的现象，结合料需静止3 h再注满25 ℃水。其余操作按照试验规程[1]。在室内温度16 ℃，测量结果见表1。
表1 结合料密度与相对密度
1.2 集料
试验中集料是石灰岩，进行集料密度试验。首先，把矿料和矿粉放在110 ℃的保温箱内烘干；其次，把矿料按每档筛分出，每档料称至少300 g，用湿布把表面的水轻轻擦拭去；然后根据实验规范，粗料用网篮法测量，细料用容量瓶法测量。
试验过程中发现，该矿料中的细集料吸水性差，向容量瓶加入细集料时每次加入少许，然后摇动容量瓶，也可用玻璃棒慢慢搅拌均匀，然后加入一定量清水冲洗掉玻璃棒上的细集料颗粒。注意尽量不让细集料在水中结团，否则会影响测试结果。静止24 h后测量容量瓶、水、集料的整体质量。其余操作按照试验规程进行，每档料的测量数据见表2。
表2 集料的表观密度
2 配合比试验
2.1 级配的选择
我国沥青路面采用的是施工技术规范[2]中推荐的AC类沥青混合料，这种混合料的级配类型属于连续级配，混合料空隙率小，颗粒偏细，施工时易于压实，比较适于路面修补混合料采用。本文试验研究中选择AC-13级配进行混合料试验研究，级配及矿粉用量如表3所示。
表3 混合料的级配和矿粉用量
2.2 确定最佳结合料用量
试验采用工程建设单位在施工中使用最多的马歇尔试验方法确定最佳结合料用量。
取4%,4.5%,5%,5.5%,6%五组结合料量分别冷拌混合料。混合料拌和试验中发现两种结合料不易搅拌，为提高矿料裹覆性，可以把1组分和3组分先加入大骨料中人工拌和1 min，然后倒入2组分再用机械拌和1 min，最后添加矿粉再拌和1.5 min，实践证明这样拌和骨料表面结合料覆盖较好，成形后的试件表面光整，对其路用性能提高有利。拌和好的混合料，在马歇尔击实设备上双面击实75次成型马歇尔试件。成型后试件放在室温下静置1 h后即可脱模，成形后的试件如图1所示。
物理—力学指标的测定：
压力的测定。在马歇尔击实仪上制成试件，放室温24 h后，水浴保温30 min，温度为60 ℃条件下进行。由于所用改性树脂结合料抗压强度大，超过了马歇尔稳定度仪的量程，所以选取在NYL-300型压力试验机上测得，压力机最小刻度0.2 kN。其余相关体积参数，按照规范操作测得，试验结果如表4所示。
表4 冷拌混合料马歇尔试件试验结果
这种树脂结合料固化后强度大、粘附性强，其力学性能与沥青结合料完全不同，所以混合料的最佳结合料用量的选择也应与沥青混合料不同。选择最佳结合料用量的目的是使混合料获得较好的路用性能。考虑到空隙率对修补后的坑槽处路面耐久性影响很大，结合施工技术规范中对混合料孔隙率和饱和度的要求，确定最佳结合料量是5.5%。在试验拌和过程中，观察发现结合料用量为5.5%时集料上的结合料裹覆性较好。
3 混合料强度增长规律试验研究
3.1 压力试验结果
因为改性树脂结合料具有较短的凝固时间性，某些化学成分的生产与强度增长也有重要关系，需要进行不同养生温度后的试件径向抗压强度测量试验。针对结合料用量为5.5%的试件进一步进行混合料抗压性能与温度、时间的关系试验，可以确定最佳的施工时间，对施工工艺进行指导。
为研究温度和时间对改性树脂冷拌混合料强度形成的影响，进行了在不同养生温度和养生时间的马歇尔试件抗压试验。冷拌混合料击实成型试件后在分别-5 ℃,25 ℃和60 ℃环境温度下养生0 h～72 h，根据不同养生时间分组，将试件置于马歇尔试验上下压头之间后在压力机上进行抗压试验。
依据在不同环境温度下两种类型的试件随时间变化的抗压强度情况，得到结合料压力与时间曲线见图2,图3。
3.2 结果分析
从曲线上知，两种结合料在高温、室温、低温条件下试件的压力随时间先增加后趋于稳定，在相同条件比较，两种试件的压力远远大于普通的马歇尔试件的抗压力。在高温、室温时试件压力在6 h后迅速上升，在低温条件下压力在18 h后强度增加速度加快。由此得出，温度对改性树脂类结合料的影响比较大，较高的温度加快了三组分结合料发生化学反应，同时有机溶剂快速挥发，试件压力的迅速增加。
4 结语
1)结合施工技术规范中对冷补混合料孔隙率和饱和度的要求，确定此种改性树脂结合料在冷补混合料中的最佳用量是5.5%。
2)对两种不同配方的结合料冷拌混合料试件在高温、室温和低温养生条件下，强度随时间先增加后趋于稳定，两种试件的强度都远大于普通的热拌沥青混合料马歇尔试件。
3)温度对改性树脂类结合料的影响比较大，在高温和室温时试件压力在6 h后迅速上升，在低温条件下压力在18 h后强度增加速度加快。
[1] JTJ E20—2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规范[S].
[2] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].
[3] 庞世华.环氧乳化沥青冷补混合料及应用研究[D].西安：长安大学,2013.
[4] 张 涛.冷拌冷铺沥青混合料的研究[D].重庆：重庆大学,2007.
[5] 李立寒，张南鹭.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2012.
Study on the strength growth of cold mixture in pavement repair based on modified resin binder
Li Yongdi Hou Juntao Li Qiang
(ShannxiNewXixianDistrictNewBangdongCityMunicipalGardenFacilityCenter,Xi’an710000,China)
Two kinds of modified resin were used as the material of the mixture, and the density of the material was tested. The gradation of asphalt mixture is selected, and the optimum asphalt content is determined by the Marshall test method. The strength of cold mix at different temperatures was studied. The strength of this kind of modified resin with cold and mixed materials is summarized.
modified resin binder, pavement repair, cold mixture, strength growth
1009-6825(2017)13-0109-02
2017-02-20
李永弟(1978- )，男，硕士，工程师
U214.1
A
