路面霧封層的研發及性能評價

毋曉琛

(山西交通科學研究院，山西 太原 030000)

1 原材料及實驗方法

1.1 試驗材料

ESSO重交瀝青、型號PG-94為基質瀝青、環氧樹脂、BE-3X瀝青乳化劑，粗集料采用陜西省興達采石場生產的斜長角閃巖集料，細集料采用陜西省洛南縣正泰礦業有限公司加工的9.5～19 mm石灰巖，礦粉也是采用此公司生產的4.75～9.5 mm石灰巖礦粉，瀝青采用韓國雙龍(S-OIL牌)A級70#道路石油瀝青，纖維采用天堯牌木質纖維。

1.2 試驗過程

(1)新型路面霧封層的制備

將確定好量的ESSO重交基質瀝青加熱到130 ℃，然后依次緩慢添加重交瀝青、環氧樹脂，并對其攪拌混合均勻，制成一種改性瀝青，在150 ℃溫度下對其保溫。然后再稱取BE-3X瀝青乳化劑，加水攪拌幾分鐘，直到完全溶解，制備成一種復合的水溶液，在70 ℃下對其加熱。加熱水預熱后，把改性瀝青和復合的水溶液添加到一塊進行乳化，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，均在噴灑霧封層的車轍板上進行。車轍板制作方法按照公路工程規范中的輪碾壓法進行。

霧封層車轍板試件制備過程如下：

①車轍板成型48 h后脫模，供涂層試驗使用；

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定的量噴灑到車轍板表面；

④霧封層固化后，即可進行路用性能的測試。

2 霧封層路用性能評價

霧封層的主要功用之一就是防水，一般的霧封層在開始施工過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

采用長安大學自行研發的瀝青路面小型四輪加速磨耗儀，模擬行車荷載對涂層表面的磨耗作用。室內加速磨耗儀采用實心聚氨酯輪胎，比橡膠輪胎更耐磨、更減震，直徑200 mm，寬度45 mm。通過調荷圓盤施加荷載給底部的輪組，通過不斷地調整荷載使輪胎的平均荷載為標準軸載0.7 MPa。加速磨耗儀以5 000轉/h的轉速轉動，輪子線速度約為84.78 km/h，與高等級公路平均速度相當。試驗采用的是車轍板試件，數量4個。

具體試驗步驟如下：

①用小毛刷將待測試件表面清掃干凈后，稱量其原始質量。

②將待測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，防止車輪轉動期間車轍板試件移動。

③啟動開關，對試件進行耐磨性能試驗。本文設置加速磨耗儀轉動圈數50 000圈。

④轉動約10 h后，試驗儀器停止轉動。稱量已測試試件的質量，并計算試件的質量損失。

磨耗前后不同試件的質量損失見表1，試驗時，磨耗圈數采用50 000轉。

表1 磨耗前后試件的質量損失

由表1可知，磨耗50 000轉后各試件均有一定的質量損失，但損失量都非常小，不超過1 g，磨耗損失率不超過1.2%；且霧封層試件損失質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 抗拉拔試驗評價霧封層的黏附性

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強度，本文通過拉拔試驗對噴層的粘附性進行測試。拉拔試驗是測試材料粘附性能常用的方法，該試驗以測試材料與基體拉離時的力為直接目的，單位面積上的受力就可以評價霧封層的粘結性能。

試驗過程如下：

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

(2)待霧封層完全的固化以后，就可以進行拉拔試驗。

實驗結果見表2。

表2 拉拔強度結果

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

2.3 防水性能

路面老化的裂縫會使水往下滲，集料與瀝青的裹覆會受到很大的影響。這就要求新制備的霧封層必須具有良好的抗水性能。實驗通過比較噴灑前后試件的滲水系數來評價防水性。

(1)技術要求

按照我國《公路瀝青路面施工技術規范》中成型車轍試件，脫模后再進行滲水試驗， 滲水系數的一些要求見表3。

表3 滲水系數技術要求

按照規范成型SMA-13車轍試件，待冷卻后脫模，然后試件使用路面滲水測試儀進行滲水實驗。待試件干燥后，噴灑霧封層，然后進行滲水系數測試。

測試時，車轍試件固定在滲水測試儀上，表面與測試儀緊密接觸。底部開關關閉后，就開始向量筒內注水。打開開關，水面緩緩下降，啟動秒表，每隔1 min記錄一次儀器管刻度，當水面下降至500 ml時停止計時。當水面下降快時，下降至100 ml時，記錄3 min即可。到了一定刻度水面不動，如果出現這種情況，說明試件不透水。 滲水系數按照下列計算公式進行計算

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

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按上述實驗方法進行滲水系數測試，測試結果見表4。

表4 滲水系數實驗結果

結果表明：

(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值可以看出，霧封層材料的抗滲效果很好。

2.4 抗滑性能

一般來說，傳統的霧封層技術對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題，本試驗采用擺式摩擦儀測試路面摩擦系數評價霧封層路面抗滑性能。

實驗結果如表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，滿足規范要求。

3 結 語

(1)以ESSO重交瀝青，型號PG-94為基質瀝青，環氧樹脂為瀝青改性劑，BE-3X瀝青乳化劑為瀝青乳化劑，采用先對其改性，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。對于延長道路的使用年限，優化道路工作環境有著積極的作用，是一種具有實用性的霧封層。

(3)開發的霧封層還起到抗老化、防松散、美化路面的作用。

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