路用降溫涂層抗滑性能研究

劉相儒　殷衛(wèi)永　張洪華　王朝輝

摘要：為確定路用降溫涂層對瀝青路面抗滑性能的影響，制備2種路用降溫涂層，并研究其對路表構(gòu)造深度的影響和不同工況下擺值的變化規(guī)律，以及抗滑粒料粘結(jié)和抗剝落性能。結(jié)果表明：涂抹降溫涂層后，路表構(gòu)造深度明顯降低；單一未灑水工況和不同復(fù)合工況條件下，2種路用降溫涂層抗滑性能良好；灑水條件下，擺值下降至標(biāo)準(zhǔn)限值以下；撒布抗滑粒料可顯著提高降溫涂層抗滑性能，在灑水條件下仍能滿足規(guī)范要求；抗滑粒料粘結(jié)和抗剝落性能良好；2種降溫涂層有較明顯降溫效果。

關(guān)鍵詞：道路材料；降溫涂層；抗滑性能；降溫效果

中圖分類號(hào)：U414.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to determine the influence of pavement cooling coating on the antisliding performance of the asphalt pavement， two kinds of pavement cooling coatings were prepared. The influence of pavement cooling coating on the road structure depth and BPN （British Pendulum Number） in different situations was researched. The bonding and spalling resistance of the antisliding aggregate was evaluated. The results show that the road structure depth obviously reduces after smearing the pavement cooling coating. There is good antisliding performance under the condition of no watering and different compound situations. The BPN drops down under the limitation of standards in the watering situation. Bestrewing antisliding aggregate can improve antisliding performance obviously； as a result， it can meet the demands of standards in the watering situation. There is good cooling efficacy for the two kinds of pavement cooling coating.

Key words： road material； cooling coating； antisliding performance； cooling efficacy

0引言

路用降溫涂層涂抹于路面后，覆蓋了路表紋理和抗滑表層，改變了原有的路表特征和車輛輪胎與路面的接觸狀態(tài)，降低了路面抗滑性能[12]。為確保道路行車安全，涂抹路用降溫涂層后的路面抗滑性能滿足要求，是決定路用降溫涂層能夠?qū)嶋H應(yīng)用的基本前提[35]。目前，關(guān)于路用降溫涂層抗滑性能的研究主要是基于不同的單位面積涂抹量或不同的路面結(jié)構(gòu)類型[68]，但這些研究對復(fù)雜的外界環(huán)境因素和行車作用的影響考慮較少。

針對現(xiàn)有路用降溫涂層抗滑性能評(píng)價(jià)方法的不足，本文基于實(shí)際路況條件，研究不同環(huán)境條件和行車作用下涂層的抗滑性能，為全面研究路用降溫涂層抗滑性能提供了新方向。試驗(yàn)中制備了2種不同類型路用降溫涂層，通過對比涂抹路用降溫涂層前后路表構(gòu)造深度和不同復(fù)合工況下的擺值變化，評(píng)價(jià)不同類型路用降溫涂層在路面積水、燃油泄漏腐蝕、塵土污染和車輪反復(fù)磨耗等復(fù)合工況下的抗滑性能，為路用降溫涂層的實(shí)際工程應(yīng)用提供參考。

1路用降溫涂層制備

室溫下，將優(yōu)選的降溫功能性材料、輔助降溫材料和著色材料按照設(shè)計(jì)的級(jí)配比依次加入到研磨機(jī)中，充分?jǐn)嚢琛⒀心?.5 h以上，使粉末狀原材料分散均勻，細(xì)度降低。將研磨后的混合粉末在1 000目篩網(wǎng)上過篩，通過篩網(wǎng)的粉末加入攪拌機(jī)中，再加入樹脂粘結(jié)材料和助劑，先低速攪拌10 min混合均勻，再高速攪拌30 min以上，經(jīng)仔細(xì)觀察，待混合涂層材料色澤均勻、狀態(tài)穩(wěn)定、表面無氣泡后，即得到2種不同類型的路用降溫涂層。綜合考慮降溫涂層的路用性能、干燥時(shí)間和涂膜外觀等因素，通過相關(guān)試驗(yàn)，確定路用降溫涂層最佳涂抹量為0.8 kg·m-2。

2路用降溫涂層抗滑性能研究

路面涂抹降溫涂層后，表面孔隙和紋理被填充覆蓋，減小了輪胎與路面之間的附著力和摩擦力，路面抗滑性能減弱。現(xiàn)行《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）規(guī)定的路面抗滑性能測試方法有橫向力系數(shù)法、構(gòu)造深度測試法和擺式儀法。由于橫向力系數(shù)法很難在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室實(shí)施應(yīng)用，本文通過構(gòu)造深度試驗(yàn)和擺值試驗(yàn)研究路用降溫涂層的抗滑性能。

2.1基于構(gòu)造深度的路用降溫涂層抗滑性能

采用輪碾法成型車轍板試件，借助鋪砂法測定成型測試板表面的構(gòu)造深度，然后在測試板表面均勻涂抹路用降溫涂層，待完全干燥后再次測試試件構(gòu)造深度。通過對比涂抹路用降溫涂層前后的路面構(gòu)造深度，評(píng)價(jià)路用降溫涂層的抗滑性能。構(gòu)造深度試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1分析可知，在測試板涂抹不同類型的路用降溫涂層后，表面構(gòu)造深度均明顯降低，最大降幅達(dá)012 mm，但仍能滿足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F801—2012）的要求。為保證路面抗滑性能，應(yīng)適當(dāng)控制路用降溫涂層的單位涂抹量。當(dāng)無法降低涂層的單位涂抹量時(shí)，應(yīng)采取撒布抗滑粒料、表面處理等措施提高路面抗滑性能。

2.2基于擺值的路用降溫涂層抗滑性能

2.2.1單一工況下路用降溫涂層的抗滑性能

利用擺式摩擦儀測試單一工況（灑水、未灑水）下試件涂抹路用降溫涂層前后表面擺值（BPN），研究路用降溫涂層對路面抗滑性能的影響規(guī)律。擺值試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

由表2分析可知，未灑水條件下，涂抹路用降溫涂層后試件表面擺值均在50 BPN以上，滿足規(guī)范要求；灑水條件下試件表面擺值的最大值為408 BPN，相比未灑水條件下有較大幅度的降低，均低于標(biāo)準(zhǔn)要求。

為了保證路用降溫涂層抗滑性能，采用優(yōu)質(zhì)抗滑粒料，撒布于降溫涂層表面，涂層涂抹量為10 kg·m-2（即最不利涂抹情況）。測試路面抗滑性能，結(jié)果如表3所示。

由表3分析可知，在撒布抗滑粒料后，灑水條件下涂抹不同類型路用降溫涂層路面的擺值均在50 BPN以上，滿足規(guī)范要求，表明撒布抗滑粒料可以顯著提高路面抗滑性能。

2.2.2復(fù)合工況下路用降溫涂層的抗滑性能

為研究不同環(huán)境條件綜合作用下路用降溫涂層的抗滑性能，利用擺式摩擦儀測試不同復(fù)合工況下試件的表面擺值（BPN）。復(fù)合工況1：先對試件進(jìn)行耐油料腐蝕試驗(yàn)，然后進(jìn)行抗滑性試驗(yàn)，模擬道路受到汽車燃油泄漏腐蝕的不利狀況；復(fù)合工況2：先對試件進(jìn)行耐磨耗試驗(yàn)，然后進(jìn)行抗滑性試驗(yàn)，模擬道路受到車輪磨耗的不利狀況。抗滑性試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4分析可知，在不同復(fù)合工況下，涂抹不同類型路用降溫涂層的測試板表面擺值均在50 BPN以上，滿足規(guī)范要求；復(fù)合工況1和2條件下測試板表面擺值均高于未灑水條件下測試板表面擺值，這是因?yàn)樵谑艿礁g和磨耗后，測試板表面涂層由光滑變粗糙，增大了表面涂層構(gòu)造深度，使降溫涂層路面抗滑性能略微提高。

2.2.3抗滑粒料粘結(jié)及抗剝落性能

通過負(fù)荷輪碾壓和濕輪磨耗模擬道路行車對抗滑粒料的磨耗及剝落作用，研究抗滑粒料在降溫涂層中的粘結(jié)及抗剝落性能。

基于負(fù)荷輪碾壓的抗滑粒料粘結(jié)性試驗(yàn)步驟為：將路用降溫涂層涂抹于車轍板試件表面，均勻撒布抗滑粒料，撒布量為0.5 kg·m-2，然后再次涂抹路用降溫涂層，并放置在通風(fēng)處干燥24 h；將制備好的試件放置于車轍儀內(nèi)，在室溫及60 ℃條件下分別采用標(biāo)準(zhǔn)軸載負(fù)荷輪碾壓1 h，試驗(yàn)完成后觀察試件表面抗滑粒料剝落情況，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

基于濕輪磨耗的抗滑粒料粘結(jié)性試驗(yàn)步驟為：將路用降溫涂層涂抹于圓形微表處試件表面，均勻撒布抗滑粒料，撒布量為0.5 kg·m-2，然后再次涂抹路用降溫涂層，并放置于通風(fēng)處干燥24 h；將制備好的試件放置于濕輪磨耗儀上進(jìn)行磨耗試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后觀察試件表面抗滑粒料剝落情況。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表5、6分析可知，在標(biāo)準(zhǔn)軸載負(fù)荷輪碾壓和磨耗膠輪分別作用下，路用降溫涂層表面狀況良好，抗滑粒料粘結(jié)牢固，雖有極少量抗滑粒料出現(xiàn)輕微松動(dòng)和剝落現(xiàn)象，但抗滑粒料仍能與降溫涂層粘結(jié)良好。這表明抗滑粒料與降溫涂層之間整體粘結(jié)牢固，能夠抵御行車荷載作用下的碾壓和磨耗，不會(huì)出現(xiàn)明顯的松動(dòng)和剝落破壞。

3路用降溫涂層降溫性能

將溫度傳感器埋設(shè)于按規(guī)范制作的車轍板中心處和底部，選取天氣、風(fēng)速、光照等外界環(huán)境條件近似的4 d時(shí)間進(jìn)行實(shí)際觀測。在10：30～14：30時(shí)間范圍內(nèi)，每隔半小時(shí)讀取車轍板表面、中部、下部溫度[9]，確定在不同大氣溫度和路面溫度下路用降溫涂層降溫效果。不同類型路用降溫涂層在4種環(huán)境條件下相同時(shí)刻的平均降溫幅度如圖1所示。

由圖1分析可知：2種路用降溫涂層均有明顯的降溫效果，降溫涂層1最大降溫幅度達(dá)4.5 ℃，降溫涂層2最大降溫幅度達(dá)7.5 ℃；隨著環(huán)境溫度的升高，降溫幅度逐漸增大，在14：30左右，降溫幅度達(dá)到最大值；同一類型的路用降溫涂層，車轍板表面降溫幅度相對較大。綜合對比2種降溫涂層，降溫涂層2的降溫效果更好。

4結(jié)語

（1） 制備2種不同類型路用降溫涂層，并確定最佳涂抹量為0.8 kg·m-2。

（2） 涂抹不同類型路用降溫涂層后，路表構(gòu)造深度均明顯降低，但仍能滿足規(guī)范要求。

（3） 不同類型路用降溫涂層在單一未灑水條件下抗滑性能良好，灑水后抗滑性能大幅下降至標(biāo)準(zhǔn)限值以下；在降溫涂層表面撒布抗滑粒料可明顯提高抗滑性能，在灑水條件下仍能滿足規(guī)范要求；抗滑粒料粘結(jié)和抗剝落性能良好，與降溫涂層表面粘結(jié)牢固，沒有松散、剝落現(xiàn)象。

（4） 不同類型路用降溫涂層在不同復(fù)合工況條件下抗滑性能良好，均能滿足規(guī)范要求。

（5） 不同類型路用降溫涂層有明顯的降溫效果，降溫幅度約為5 ℃～10 ℃；降溫效果隨路面溫度的升高而增強(qiáng)。

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[責(zé)任編輯：高甜]