高温条件还会使水性环氧树脂固化效果下降。水性环氧树脂固化过程也是固化剂分子向环氧树脂微粒内部渗透、扩散的过程。固化反应首先在环氧树脂粒子界面发生,同时固化剂分子逐渐扩散到环氧树脂粒子内部,进一步和环氧树脂分子发生固化交联反应。如果环境温度较高,界面处的固化反应过快,导致环氧树脂颗粒表面层的粘度快速增加,使固化剂分子向环氧树脂颗粒内部扩散的时间变短,因此大量的固化剂分子聚集在环氧树脂颗粒表面,与环氧树脂发生反应,形成较硬的颗粒外壳,阻止了更多未参与反应的固化剂分子向环氧树脂颗粒内部渗透、扩散、交联,造成环氧树脂固化程度下降,导致混合料的性能受到影响。 针对水性环氧树脂的固化特点,同时考虑60℃以上的温度会遏制水泥的水化反应,确定采取60℃的养生温度,使试件中的水分较为缓慢地消散,避免与水性环氧树脂的固化速度协调性差而导致试件发生应力集中破坏,并且保证了环氧树脂的固化程度。 经过测试,试件在60℃烘箱内48h达到质量恒定,视为养生时间完成。所以试件养生条件为:第一次击实后在60℃下养生1h;然后取出试件第二次击实后脱模,并在60℃下继续养生47h;最后将试件从烘箱取出,室温放置12h。 2性能测试及分析 2.1水性环氧树脂对试件强度的影响 2.1.1早期强度 在室温养生条件下,制备不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料试件,对其进行马歇尔稳定度测试,以考察水性环氧树脂对乳化沥青混合料早期强度的影响,结果如图1所示。从图1中可以看出,随着水性环氧树脂掺量的增加,乳化沥青混合料早期强度逐渐提高。 图1不同水性环氧树脂掺量下的试件早期强度 对不同水性环氧树脂掺量下的早期强度进行单因素方差分析。从表1中可以看出,显著性因子小于0.05,说明水性环氧树脂掺量对乳化沥青混合料的早期强度具有显著影响。 水性环氧树脂属于反应型改性剂,积极影响于形成强度较高且形态不可逆的连续空间网络。在水性环氧树脂的固化过程中,固化物能够通过交联反应作用贯穿于沥青膜体相之中,并且环氧树脂固化物能够把沥青粒子桥接在一起,使得乳化沥青残留物性能显著提高,所以水性环氧树脂的加入有利于乳化沥青混合料早期强度的提高。 2.1.2后期强度 在60℃条件下养生,制备不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料试件,对其进行马歇尔稳定度测试,从而考察水性环氧树脂对乳化沥青混合料后期强度的影响,结果如图2所示。从图2中可以看出,随着水性环氧树脂掺量的增加,乳化沥青混合料后期强度得到明显提高。 图2不同水性环氧树脂掺量下的试件后期强度 对不同水性环氧树脂掺量下的改性乳化沥青混合料后期强度进行单因素方差分析。从表2中可以看出,水性环氧树脂掺量对乳化沥青混合料后期强度具有显著的影响。 通过对比水性环氧树脂掺量对乳化沥青混合料早期强度和后期强度的方差分析结果中的F值可知,后期强度的F值远远大于早期强度的F值,说明水性环氧树脂掺量对乳化沥青混合料后期强度的影响大于对乳化沥青混合料早期强度的影响效果。这是由于在乳化沥青混合料强度形成初期,乳化沥青还没有完全破乳,混合料内部的水分也没有完全消散。早期强度主要由集料形成的内摩阻力构成,所以此时水性环氧树脂对混合料的早期强度贡献较小。当乳化沥青混合料破乳达到成型强度的时候,混合料内部的水分也已经完全消散,这时内聚力已成为构成混合料强度的主要部分,由于水性环氧树脂掺量对提高乳化沥青混合料内聚力具有显著作用,进一步影响混合料的强度,因此水性环氧树脂掺量会对乳化沥青混合料后期强度起到重要影响作用。 2.2水性环氧树脂对试件低温性能的影响 为了考察水性环氧树脂改性乳化沥青混合料的低温抗裂性能,对不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料试件进行低温弯曲应变能测试[8],试验结果如图3所示。从图3中可以看出,随着水性环氧树脂掺量的增加,乳化沥青混合料的弯曲应变能密度逐渐降低,说明水性环氧树脂对乳化沥青混合料的低温抗裂性能有不利影响。 图3不同水性环氧树脂掺量下的试件低温弯曲应变能密度 2.3水性环氧树脂对试件水稳定性能的影响 对不同水性环氧树脂掺量下的乳化沥青混合料进行冻融劈裂强度试验,考察试件的水稳定性,试验结果如图4、5所示。从图中可以看出,随着水性环氧树脂掺量的增加,乳化沥青混合料的劈裂强度明显逐渐增高,冻融劈裂强度比也得到显著提高。 图4不同水性环氧树脂掺量下的试件劈裂强度 图5不同水性环氧树脂掺量下的试件冻融劈裂强度比 由于沥青混合料的劈裂强度能够在一定程度上反映混凝土的粘聚力,因此试验结果说明水性环氧树脂能够显著提高乳化沥青混合料的粘聚力,其内在原因是水性环氧树脂的加入提高了胶结料的粘结性能。冻融劈裂强度比指标能够有效反映混凝土的水稳定性,从试验结果可以发现,水性环氧树脂的加入有利于乳化沥青混合料水稳定性的提高。 |