摘要 該研究以水性環(huán)氧乳化瀝青、玄武巖砂、增黏劑為原材料制備高強抗滑型霧封層材料，通過調(diào)整砂含量和灑布量兩個參數(shù)來研究其對霧封層材料固化性、耐磨性、抗滑性和滲水性能影響規(guī)律，研究表明：砂含量的增加可以縮短材料的固化時間，提升其抗滑性能，但對抗磨耗和抗?jié)B性能存在不利影響，而灑布量的增加可以提升材料的抗滑性能和抗?jié)B水性能，但會延長材料固化時間，削減抗磨耗性能，且灑布量變化對材料性能的影響更為顯著，研究推薦砂含量適宜比例為30%～40%，灑布量為1.0～1.1 kg/m2。

關(guān)鍵詞 霧封層；材料性能；參配比例；滲水系數(shù)

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0085-03

0 引言

高等級公路在長期的服役過程中會受重載交通、高溫炙烤、低溫凍損等因素影響，導致路面病害增長和路用性能削減，為保障道路正常的使用功能，公路養(yǎng)護單位會在道路運營期間進行針對性的路面養(yǎng)護修復。霧封層修復是路面預(yù)防性修復的主要措施之一，具有施工成本低，養(yǎng)護時間短，修復效果強等優(yōu)勢[1-3]，霧封層修復材料主要是乳化瀝青、黏土、聚合物添加劑和砂石等混合而成的材料，能夠有效封閉路面微裂縫，延緩瀝青路面老化，延長路面使用壽命[4]。吳小軍[5]以硅藻土作為吸附材料研究了2種乳化劑對抑冰霧封層材料的性能影響；張韶華[6]采用正交試驗制備水性環(huán)氧乳化瀝青霧封膠結(jié)料，并對AC-13和SMA-13兩種瀝青路面進行性能驗證；武紅英[7]將再生霧封層處治技術(shù)應(yīng)用于在舊瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護，認為再生霧封層會對路面抗滑性能產(chǎn)生不利影響；閔天翊[8]采用玄武巖作為細砂礫用于霧封層施工并對其黏聚性能進行了分析；李平[9]等還對霧封層材料修復機場道路的抗滑、抗?jié)B性能進行分析，相關(guān)研究表明：霧封層材料具有較好的預(yù)防性修復效果，可以增強路面材料的抗變形能力和抗滑能力，但材料的耐久性受環(huán)境變化仍存在一定不足[10]，研究人員也從骨料優(yōu)選、瀝青類型、添加劑材料能角度對霧封層材料進行優(yōu)化，該文對霧封層材料進行研究，旨在為高速公路養(yǎng)護提供經(jīng)驗參考。

1 原材料

1.1 水性環(huán)氧乳化瀝青

水性環(huán)氧乳化瀝青主要由基質(zhì)瀝青、乳化劑、水性環(huán)氧樹脂及固化劑等材料組成，其中基質(zhì)瀝青選用常規(guī)70#瀝青，其技術(shù)性能如表1所示。

該研究選用的乳化劑是陽離子快裂類型材料，推薦用量在1.2%左右，材料呈乳白色膏狀，pH值在6.5左右，水性環(huán)氧樹脂采用雙酚A型環(huán)氧乳液，環(huán)氧值在0.15～0.25 mol/100 g，固含量為45%，固化劑采用常溫固化劑，胺值為1.25 mgKOH/g，固含量為50%。研究將水性環(huán)氧樹脂和固化劑按1∶0.9的比例進行調(diào)配，在人工攪拌下形成水性環(huán)氧體系，加入乳化瀝青和消泡劑繼續(xù)攪拌，形成水性環(huán)氧固化體系，再由每分鐘160 r的數(shù)顯攪拌器拌和形成最終的水性環(huán)氧乳化瀝青。

1.2 砂

該研究選用的砂料主要是玄武巖砂，2.36 mm篩孔通過率為100%，1.18 mm篩孔通過率為90%～100%，砂當量為87%，細度達到40～50目。

1.3 添加劑

為增強霧封層材料的強度，研究選用XT-Ⅱ增黏劑增強乳化瀝青和砂的黏附性，增黏劑的摻配比例為2%。

2 霧封層材料性能研究

研究通過調(diào)整玄武巖砂含量和灑布量兩個參數(shù)來探究霧封層材料性能變化規(guī)律，其中，玄武巖砂摻量為20%、30%、40%和50%，灑布量0.9、1.0、1.1和1.2 kg/m2，對其固化性、耐磨性、抗滑性和滲水性進行研究。

2.1 固化性

研究對不同砂含量和灑布量下霧封層材料的表面固化時間進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。

如圖1所示，隨著砂含量的增加，霧封層材料的固化時間縮短，而灑布量的增加會延長霧封層材料的固化時間。砂含量的增加會增大細集料與水性環(huán)氧乳化瀝青的接觸面積，水分子會快速在空氣中蒸發(fā)，加劇材料的固化速度，有利于路面快速修復使用要求。但灑布量的增加會導致材料與路面的平均接觸面積減少，材料固化僅依賴于水分子蒸發(fā)速度，致使固化時長延長，相較于砂含量對材料固化性能的影響，灑布量對其影響更為敏感。

2.2 耐磨性

耐磨性是表征材料耐久和強度特性的關(guān)鍵指標，研究對霧封層材料試件進行濕輪磨耗試驗，不同砂含量和灑布量下霧封層材料10 min的磨耗值進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖2所示。

如圖2所示，隨著砂含量和灑布量的增加，霧封層材料的磨耗值逐漸增大，相較于砂含量對磨耗值的影響，灑布量對其影響更為顯著。砂含量的增加會使得水性環(huán)氧乳化瀝青與砂的黏結(jié)性降低，砂含量過多會加劇內(nèi)部材料結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)，多余的砂質(zhì)成分會隨外部磨耗作用逐漸消解。而灑布量的增加會使單元面積內(nèi)磨耗層材料的厚度和質(zhì)量增加，亦會使得磨耗值有所增加，20%砂含量和0.9 kg/m2灑布量下霧封層磨耗值為62.3 g/m2，而50%砂含量和1.2 kg/m2灑布量下霧封層磨耗值為139.7 g/m2，后者是前者的2.3倍。

2.3 抗滑性

霧封層修復路面后在強度方面起到了有效提升，與此同時也要求其具備較好的抗滑性能，研究通過摩擦系數(shù)測試對霧封層材料的抗滑性能進行評價，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，隨著砂含量的增加，霧封層材料的摩擦系數(shù)呈先增大后減小的變化，摩擦系數(shù)越大，表明霧封層材料的抗滑性能越好，砂質(zhì)材料在霧封層材料中噴灑在道路表面時，能夠修復路表麻面、裂縫等典型病害，并且其中1.18～2.36 mm粒徑的細砂會黏附在道路表面，增加其構(gòu)造深度和粗糙性，在一定程度上提升材料的抗滑性能，但隨著砂含量的增加會使得砂與黏性組分的黏結(jié)強度降低，進而導致抗滑性能下降。而從灑布量角度來看，灑布的密度越大，路面的抗滑性能越好，其主要原因是灑布量的增加會增加霧封層的厚度，且受水性環(huán)氧乳化瀝青的黏結(jié)影響，其與路面的黏結(jié)力增強，從而提升路面抗滑性能。

2.4 滲水性能

霧封層材料是噴涂在瀝青路面的結(jié)構(gòu)材料，起到了面層防護作用，因此，霧封層材料會在一定程度上提升路面的防水效果，研究對不同砂含量和灑布量下霧封層材料的滲水系數(shù)進行統(tǒng)計，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，砂含量的增加會增加霧封層的滲水系數(shù)，即降低了其防水效果，其主要原因是砂含量的增加，會增加砂質(zhì)材料和乳化瀝青的比表面積，從而增大了砂質(zhì)材料與瀝青間的空隙率。另一方面，灑布量的增加會降低磨耗層的滲水系數(shù)，提升了材料的防水性能，其主要是灑布量的增加會提升霧封層的厚度，從而使得磨耗層表面起到較好的防水效果。

3 結(jié)語

（1）砂含量的增加能夠縮短霧封層材料固化時間，降低材料的耐磨性能和抗?jié)B水性能，而防滑性能呈先增長后下降的趨勢；

（2）灑布量的增加會延長霧封層材料固化時間，降低材料的耐磨性能，提升材料的抗滑性能和抗?jié)B水性能；

（3）相較于砂含量變化對霧封層材料影響，灑布量變化對其影響更為敏感，研究推薦適宜的砂含量為30%～40%，灑布量為1.0～1.1 kg/m2。

參考文獻

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