阿布力孜·艾海提

（新疆交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

一、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）試驗(yàn)設(shè)備及原理

本文選用三輪式加速加載試驗(yàn)儀，通過聚氨酯輪胎在涂有環(huán)氧瀝青超薄抗滑層、霧封層及微表處的瀝青基面上滾動(dòng)摩擦，使試件表面骨料脫落或被磨碎，以達(dá)到磨耗效果。

（二）評(píng)價(jià)指標(biāo)

耐磨耗性能的評(píng)價(jià)方法主要有濕輪磨耗試驗(yàn)、負(fù)荷輪磨耗試驗(yàn)、加速加載試驗(yàn)等；評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有磨耗質(zhì)量損失率、表面BPN衰減等。本文主要通過磨耗試驗(yàn)獲取試件表面抗滑擺值（BPN）的衰減情況，對(duì)比研究環(huán)氧瀝青抗滑薄層、霧封層和微表處的耐磨耗性能。

（三）試件制作

加速加載試件尺寸為500mm×500mm×50mm，通過震動(dòng)壓實(shí)成型瀝青混凝土板，成型方法參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）。試件成型后在室內(nèi)放置3天，測(cè)量試件表面構(gòu)造深度，確定最佳膠結(jié)料撒布量；再根據(jù)不同集料用量在試件表面的堆積情況確定最佳集料用量；最后按照已確定的最佳膠結(jié)料灑布量及最佳集料用量成型磨耗試件，在室溫條件下放置5天，直至抗滑薄層完全干燥為止。

二、配合比設(shè)計(jì)

膠結(jié)料與骨料用量不匹配會(huì)導(dǎo)致道路養(yǎng)護(hù)難以達(dá)到預(yù)期效果，為確定膠結(jié)料最佳用量與抗滑骨料最佳撒布量，本文通過界面拉拔試驗(yàn)與測(cè)試件表面集料堆積情況確定出膠結(jié)料與集料用量。

（一）構(gòu)造深度

選用人工鋪砂法確定試件表面構(gòu)造深度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 鋪砂法實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，試件表面的平均構(gòu)造深度為1.42mm，根據(jù)平均構(gòu)造深度可確定膠結(jié)料基準(zhǔn)用量。

（二）最佳膠結(jié)料用量

根據(jù)試件表面平均構(gòu)造深度，選擇5組不同膠結(jié)料灑布量的室內(nèi)拉拔試驗(yàn)，設(shè)計(jì)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑用量分別為P0、P0+0.1、P0+0.2、P0+0.3和P0+0.4（P0為上一步的試件表面構(gòu)造深度）。由計(jì)算結(jié)果可知，設(shè)計(jì)用量對(duì)應(yīng)的環(huán)氧瀝青灑布量分別為0.45kg/m2、0.55kg/m2、0.65kg/m2、0.75kg/m2和0.85kg/m2；試件在室內(nèi)放置3天，不同灑布量下的拉拔強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同撒布量下的拉拔強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，環(huán)氧瀝青灑布量為0.65kg/m2時(shí)，基面拉拔強(qiáng)度達(dá)到最大值。故選擇0.65kg/m2為最佳膠結(jié)料灑布量。

（三）抗滑骨料用量

在最佳膠結(jié)料撒布量下，以不同集料撒布量灑布集料，觀察不同油石比下試件表面泛油、集料堆積和脫落情況，如果集料用量大于最佳集料用量，膠結(jié)料將不足以粘住抗滑骨料出現(xiàn)集料脫落現(xiàn)象；反之，若試件表面泛油，應(yīng)增加集料用量?？够訉?duì)抗滑集料的要求較高，應(yīng)選取金剛砂作為抗滑骨料，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 金剛砂基本技術(shù)指標(biāo)

由試驗(yàn)結(jié)果可知，金剛砂各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，因此可以作為抗滑骨料使用。金剛砂最佳灑布量實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 集料用量試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，集料灑布量為0.80kg/m2、1.0kg/m2時(shí)，試件表面均沒有出現(xiàn)集料堆積脫落或泛油現(xiàn)象，從抗滑薄層經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，最佳集料灑布量應(yīng)選取較小的0.80kg/m2。

三、磨耗試驗(yàn)

影響路面耐磨耗性能的因素可歸結(jié)為外因與內(nèi)因：外因包括施工機(jī)械、施工工藝、環(huán)境等因素；內(nèi)因則包括原材料性能、油石比、抗滑骨料粒徑等。本文模擬行車荷載循環(huán)作用下的磨耗效果，通過磨耗試件表面抗滑性能衰減狀況評(píng)價(jià)耐磨耗性能。試驗(yàn)具體判斷指標(biāo)為抗滑擺值（BPN），同一荷載循環(huán)作用次數(shù)下，抗滑擺值越小代表耐磨耗性能越差。

加速加載試驗(yàn)分三組試件，采用的抗滑薄層形式分別為環(huán)氧瀝青抗滑薄層、傳統(tǒng)微表處和環(huán)氧摻量為10%的含砂霧封層。磨耗試驗(yàn)條件設(shè)置為：聚氨酯輪胎接地壓力0.7MPa、運(yùn)行速度0.67r/s、試驗(yàn)溫度為室溫25℃。試驗(yàn)中按預(yù)定計(jì)劃，分別在車輪作用次數(shù)達(dá)到5000次、10000次、20000次、40000次、70000次和100000次時(shí)測(cè)量各試件表面的摩擦系數(shù)（BPN），定量評(píng)價(jià)三種封層的耐磨耗性能。

表4 加速加載試驗(yàn)方案

試驗(yàn)過程中為防止聚氨酯輪胎與抗滑薄層摩擦所導(dǎo)致的損耗，需在其轉(zhuǎn)動(dòng)過程中噴灑自來水，達(dá)到保護(hù)聚氨酯輪胎的目的。磨耗試驗(yàn)方案如4表所示。

三組試件在不同荷載作用次數(shù)后，摩擦系數(shù)（BPN）的變化情況如圖2所示。

圖2 荷載作用次數(shù)和摩擦擺值的關(guān)系

由圖2的試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著荷載作用次數(shù)增加，三種抗滑薄層的摩擦系數(shù)（BPN）均呈下降趨勢(shì)。車輪荷載作用10000次以內(nèi)，所選用的幾種抗滑薄層摩擦系數(shù)（BPN）的下降速率均比較快，然后逐漸減緩；當(dāng)車輪荷載作用次數(shù)達(dá)100000次后，三種封層的摩擦系數(shù)（BPN）衰減幅度減小，抗滑擺值幾乎趨于一個(gè)定值，此時(shí)環(huán)氧瀝青超薄抗滑層抗滑性能最好，其次是普通微表處，環(huán)氧體系摻量為10%的含砂霧封層抗滑性能衰減幅度最大。由此可以得出環(huán)氧瀝青超薄抗滑層比傳統(tǒng)的微表處、含砂霧封層等養(yǎng)護(hù)措施具有更優(yōu)異的耐磨耗性能。

四、結(jié)語

過去幾年，全國(guó)各地的環(huán)氧瀝青材料室內(nèi)外試驗(yàn)研究及工程實(shí)踐均表明，環(huán)氧瀝青能有效改善道路使用性能，但由于環(huán)氧瀝青類大分子材料研發(fā)的跨學(xué)科性與長(zhǎng)期性，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究相對(duì)較少，這類高性能材料的開發(fā)及應(yīng)用也因此面臨諸多困難。因此，各大研究機(jī)構(gòu)、政府機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)企業(yè)需加強(qiáng)合作，降低新材料研發(fā)成本，推進(jìn)新材料工程應(yīng)用，共同推動(dòng)我國(guó)科技實(shí)力的進(jìn)一步提升。