毋曉琛

(山西交通科學(xué)研究院，山西 太原 030000)

1 原材料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

ESSO重交瀝青、型號(hào)PG-94為基質(zhì)瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂、BE-3X瀝青乳化劑，粗集料采用陜西省興達(dá)采石場(chǎng)生產(chǎn)的斜長(zhǎng)角閃巖集料，細(xì)集料采用陜西省洛南縣正泰礦業(yè)有限公司加工的9.5～19 mm石灰?guī)r，礦粉也是采用此公司生產(chǎn)的4.75～9.5 mm石灰?guī)r礦粉，瀝青采用韓國(guó)雙龍(S-OIL牌)A級(jí)70#道路石油瀝青，纖維采用天堯牌木質(zhì)纖維。

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

(1)新型路面霧封層的制備

將確定好量的ESSO重交基質(zhì)瀝青加熱到130 ℃，然后依次緩慢添加重交瀝青、環(huán)氧樹(shù)脂，并對(duì)其攪拌混合均勻，制成一種改性瀝青，在150 ℃溫度下對(duì)其保溫。然后再稱取BE-3X瀝青乳化劑，加水?dāng)嚢鑾追昼?，直到完全溶解，制備成一種復(fù)合的水溶液，在70 ℃下對(duì)其加熱。加熱水預(yù)熱后，把改性瀝青和復(fù)合的水溶液添加到一塊進(jìn)行乳化，制備成新型的路面霧封層。靜置1 h供分析用。

(2)車轍板試件制備

抗滑性能、耐磨耗性能以及霧封層與瀝青路面的粘附性能等試驗(yàn)，均在噴灑霧封層的車轍板上進(jìn)行。車轍板制作方法按照公路工程規(guī)范中的輪碾壓法進(jìn)行。

霧封層車轍板試件制備過(guò)程如下：

①車轍板成型48 h后脫模，供涂層試驗(yàn)使用；

②用毛刷將車轍板試件表面的灰塵清掃干凈；

③將制備好的霧封層乳液按照設(shè)定的量噴灑到車轍板表面；

④霧封層固化后，即可進(jìn)行路用性能的測(cè)試。

2 霧封層路用性能評(píng)價(jià)

霧封層的主要功用之一就是防水，一般的霧封層在開(kāi)始施工過(guò)程中抗滑性能不滿足要求，耐久性也很差，因此，新制備的霧封層應(yīng)該滿足防水、抗滑、抗剝落和耐磨的要求。

2.1 霧封層耐久性

采用長(zhǎng)安大學(xué)自行研發(fā)的瀝青路面小型四輪加速磨耗儀，模擬行車荷載對(duì)涂層表面的磨耗作用。室內(nèi)加速磨耗儀采用實(shí)心聚氨酯輪胎，比橡膠輪胎更耐磨、更減震，直徑200 mm，寬度45 mm。通過(guò)調(diào)荷圓盤施加荷載給底部的輪組，通過(guò)不斷地調(diào)整荷載使輪胎的平均荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載0.7 MPa。加速磨耗儀以5 000轉(zhuǎn)/h的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子線速度約為84.78 km/h，與高等級(jí)公路平均速度相當(dāng)。試驗(yàn)采用的是車轍板試件，數(shù)量4個(gè)。

具體試驗(yàn)步驟如下：

①用小毛刷將待測(cè)試件表面清掃干凈后，稱量其原始質(zhì)量。

②將待測(cè)試件放置在自制的瀝青路面小型四輪加速磨耗儀下，并將四周固定起來(lái)，防止車輪轉(zhuǎn)動(dòng)期間車轍板試件移動(dòng)。

③啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，對(duì)試件進(jìn)行耐磨性能試驗(yàn)。本文設(shè)置加速磨耗儀轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)50 000圈。

④轉(zhuǎn)動(dòng)約10 h后，試驗(yàn)儀器停止轉(zhuǎn)動(dòng)。稱量已測(cè)試試件的質(zhì)量，并計(jì)算試件的質(zhì)量損失。

磨耗前后不同試件的質(zhì)量損失見(jiàn)表1，試驗(yàn)時(shí)，磨耗圈數(shù)采用50 000轉(zhuǎn)。

表1 磨耗前后試件的質(zhì)量損失

由表1可知，磨耗50 000轉(zhuǎn)后各試件均有一定的質(zhì)量損失，但損失量都非常小，不超過(guò)1 g，磨耗損失率不超過(guò)1.2%；且霧封層試件損失質(zhì)量小于未涂霧封層試件的損失量，表明霧封層具有良好的耐磨性能。

2.2 抗拉拔試驗(yàn)評(píng)價(jià)霧封層的黏附性

霧封層僅是噴灑在瀝青路表面的一層薄層，因此霧封層與路表面之間要有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，本文通過(guò)拉拔試驗(yàn)對(duì)噴層的粘附性進(jìn)行測(cè)試。拉拔試驗(yàn)是測(cè)試材料粘附性能常用的方法，該試驗(yàn)以測(cè)試材料與基體拉離時(shí)的力為直接目的，單位面積上的受力就可以評(píng)價(jià)霧封層的粘結(jié)性能。

試驗(yàn)過(guò)程如下：

(1)清掃待測(cè)試件，保證表面清潔，并在待測(cè)試件中心噴灑適量上述噴料，同時(shí)在拉頭底面也噴灑適量噴料，將拉頭放置在待測(cè)試件中心處；

(2)待霧封層完全的固化以后，就可以進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 拉拔強(qiáng)度結(jié)果

從表2可知，噴灑霧封層的試件抗拉拔強(qiáng)度是0.78 MPa，滿足黏附性能的要求。

2.3 防水性能

路面老化的裂縫會(huì)使水往下滲，集料與瀝青的裹覆會(huì)受到很大的影響。這就要求新制備的霧封層必須具有良好的抗水性能。實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較噴灑前后試件的滲水系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)防水性。

(1)技術(shù)要求

按照我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中成型車轍試件，脫模后再進(jìn)行滲水試驗(yàn)， 滲水系數(shù)的一些要求見(jiàn)表3。

表3 滲水系數(shù)技術(shù)要求

按照規(guī)范成型SMA-13車轍試件，待冷卻后脫模，然后試件使用路面滲水測(cè)試儀進(jìn)行滲水實(shí)驗(yàn)。待試件干燥后，噴灑霧封層，然后進(jìn)行滲水系數(shù)測(cè)試。

測(cè)試時(shí)，車轍試件固定在滲水測(cè)試儀上，表面與測(cè)試儀緊密接觸。底部開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，就開(kāi)始向量筒內(nèi)注水。打開(kāi)開(kāi)關(guān)，水面緩緩下降，啟動(dòng)秒表，每隔1 min記錄一次儀器管刻度，當(dāng)水面下降至500 ml時(shí)停止計(jì)時(shí)。當(dāng)水面下降快時(shí)，下降至100 ml時(shí)，記錄3 min即可。到了一定刻度水面不動(dòng)，如果出現(xiàn)這種情況，說(shuō)明試件不透水。 滲水系數(shù)按照下列計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算

式中：Cw為瀝青混合料試件的滲水系數(shù)，ml/min；V1為第一次讀數(shù)時(shí)的水量(通常為100 ml)，ml；V2為第二次讀數(shù)時(shí)的水量(通常為500 ml)，ml；T1為第一次讀數(shù)時(shí)的時(shí)間，s；T2為第二次讀數(shù)時(shí)的時(shí)間，s。

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按上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行滲水系數(shù)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 滲水系數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)果表明：

(1)霧封層材料均具有一定的封水性能；

(2)從表中噴灑前后的滲水系數(shù)值可以看出，霧封層材料的抗?jié)B效果很好。

2.4 抗滑性能

一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的霧封層技術(shù)對(duì)路面抗滑性能有明顯降低。但是含砂霧封層可以較好地解決這一問(wèn)題，本試驗(yàn)采用擺式摩擦儀測(cè)試路面摩擦系數(shù)評(píng)價(jià)霧封層路面抗滑性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 不同試件類型擺值

普通路面的擺值是86 BPN,霧封層路面的擺值是60 BPN，滿足規(guī)范要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)以ESSO重交瀝青，型號(hào)PG-94為基質(zhì)瀝青，環(huán)氧樹(shù)脂為瀝青改性劑，BE-3X瀝青乳化劑為瀝青乳化劑，采用先對(duì)其改性，然后采用乳化方法，制備了一種新型路面霧封層。

(2)制備的霧封層乳化瀝青具有較好的封水性能、耐磨性能、抗滑性能、黏附性能。對(duì)于延長(zhǎng)道路的使用年限，優(yōu)化道路工作環(huán)境有著積極的作用，是一種具有實(shí)用性的霧封層。

(3)開(kāi)發(fā)的霧封層還起到抗老化、防松散、美化路面的作用。

[1] 龔睿，等.乳化瀝青霧封層性能評(píng)價(jià)及試驗(yàn)方法探討[J]. 公路交通技術(shù)，2012.

[2] 虞明遠(yuǎn)．我國(guó)高速公路的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].公路交通科技，1993.

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