路面雾封层的研发及性能评价

毋晓琛

(山西交通科学研究院，山西 太原 030000)

1 原材料及实验方法

1.1 试验材料

ESSO重交沥青、型号PG-94为基质沥青、环氧树脂、BE-3X沥青乳化剂，粗集料采用陕西省兴达采石场生产的斜长角闪岩集料，细集料采用陕西省洛南县正泰矿业有限公司加工的9.5～19 mm石灰岩，矿粉也是采用此公司生产的4.75～9.5 mm石灰岩矿粉，沥青采用韩国双龙(S-OIL牌)A级70#道路石油沥青，纤维采用天尧牌木质纤维。

1.2 试验过程

(1)新型路面雾封层的制备

将确定好量的ESSO重交基质沥青加热到130 ℃，然后依次缓慢添加重交沥青、环氧树脂，并对其搅拌混合均匀，制成一种改性沥青，在150 ℃温度下对其保温。然后再称取BE-3X沥青乳化剂，加水搅拌几分钟，直到完全溶解，制备成一种复合的水溶液，在70 ℃下对其加热。加热水预热后，把改性沥青和复合的水溶液添加到一块进行乳化，制备成新型的路面雾封层。静置1 h供分析用。

(2)车辙板试件制备

抗滑性能、耐磨耗性能以及雾封层与沥青路面的粘附性能等试验，均在喷洒雾封层的车辙板上进行。车辙板制作方法按照公路工程规范中的轮碾压法进行。

雾封层车辙板试件制备过程如下：

①车辙板成型48 h后脱模，供涂层试验使用；

②用毛刷将车辙板试件表面的灰尘清扫干净；

③将制备好的雾封层乳液按照设定的量喷洒到车辙板表面；

④雾封层固化后，即可进行路用性能的测试。

2 雾封层路用性能评价

雾封层的主要功用之一就是防水，一般的雾封层在开始施工过程中抗滑性能不满足要求，耐久性也很差，因此，新制备的雾封层应该满足防水、抗滑、抗剥落和耐磨的要求。

2.1 雾封层耐久性

采用长安大学自行研发的沥青路面小型四轮加速磨耗仪，模拟行车荷载对涂层表面的磨耗作用。室内加速磨耗仪采用实心聚氨酯轮胎，比橡胶轮胎更耐磨、更减震，直径200 mm，宽度45 mm。通过调荷圆盘施加荷载给底部的轮组，通过不断地调整荷载使轮胎的平均荷载为标准轴载0.7 MPa。加速磨耗仪以5 000转/h的转速转动，轮子线速度约为84.78 km/h，与高等级公路平均速度相当。试验采用的是车辙板试件，数量4个。

具体试验步骤如下：

①用小毛刷将待测试件表面清扫干净后，称量其原始质量。

②将待测试件放置在自制的沥青路面小型四轮加速磨耗仪下，并将四周固定起来，防止车轮转动期间车辙板试件移动。

③启动开关，对试件进行耐磨性能试验。本文设置加速磨耗仪转动圈数50 000圈。

④转动约10 h后，试验仪器停止转动。称量已测试试件的质量，并计算试件的质量损失。

磨耗前后不同试件的质量损失见表1，试验时，磨耗圈数采用50 000转。

表1 磨耗前后试件的质量损失

由表1可知，磨耗50 000转后各试件均有一定的质量损失，但损失量都非常小，不超过1 g，磨耗损失率不超过1.2%；且雾封层试件损失质量小于未涂雾封层试件的损失量，表明雾封层具有良好的耐磨性能。

2.2 抗拉拔试验评价雾封层的黏附性

雾封层仅是喷洒在沥青路表面的一层薄层，因此雾封层与路表面之间要有较高的粘结强度，本文通过拉拔试验对喷层的粘附性进行测试。拉拔试验是测试材料粘附性能常用的方法，该试验以测试材料与基体拉离时的力为直接目的，单位面积上的受力就可以评价雾封层的粘结性能。

试验过程如下：

(1)清扫待测试件，保证表面清洁，并在待测试件中心喷洒适量上述喷料，同时在拉头底面也喷洒适量喷料，将拉头放置在待测试件中心处；

(2)待雾封层完全的固化以后，就可以进行拉拔试验。

实验结果见表2。

表2 拉拔强度结果

从表2可知，喷洒雾封层的试件抗拉拔强度是0.78 MPa，满足黏附性能的要求。

2.3 防水性能

路面老化的裂缝会使水往下渗，集料与沥青的裹覆会受到很大的影响。这就要求新制备的雾封层必须具有良好的抗水性能。实验通过比较喷洒前后试件的渗水系数来评价防水性。

(1)技术要求

按照我国《公路沥青路面施工技术规范》中成型车辙试件，脱模后再进行渗水试验， 渗水系数的一些要求见表3。

表3 渗水系数技术要求

按照规范成型SMA-13车辙试件，待冷却后脱模，然后试件使用路面渗水测试仪进行渗水实验。待试件干燥后，喷洒雾封层，然后进行渗水系数测试。

测试时，车辙试件固定在渗水测试仪上，表面与测试仪紧密接触。底部开关关闭后，就开始向量筒内注水。打开开关，水面缓缓下降，启动秒表，每隔1 min记录一次仪器管刻度，当水面下降至500 ml时停止计时。当水面下降快时，下降至100 ml时，记录3 min即可。到了一定刻度水面不动，如果出现这种情况，说明试件不透水。 渗水系数按照下列计算公式进行计算

式中：Cw为沥青混合料试件的渗水系数，ml/min；V1为第一次读数时的水量(通常为100 ml)，ml；V2为第二次读数时的水量(通常为500 ml)，ml；T1为第一次读数时的时间，s；T2为第二次读数时的时间，s。

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按上述实验方法进行渗水系数测试，测试结果见表4。

表4 渗水系数实验结果

结果表明：

(1)雾封层材料均具有一定的封水性能；

(2)从表中喷洒前后的渗水系数值可以看出，雾封层材料的抗渗效果很好。

2.4 抗滑性能

一般来说，传统的雾封层技术对路面抗滑性能有明显降低。但是含砂雾封层可以较好地解决这一问题，本试验采用摆式摩擦仪测试路面摩擦系数评价雾封层路面抗滑性能。

实验结果如表5。

表5 不同试件类型摆值

普通路面的摆值是86 BPN,雾封层路面的摆值是60 BPN，满足规范要求。

3 结 语

(1)以ESSO重交沥青，型号PG-94为基质沥青，环氧树脂为沥青改性剂，BE-3X沥青乳化剂为沥青乳化剂，采用先对其改性，然后采用乳化方法，制备了一种新型路面雾封层。

(2)制备的雾封层乳化沥青具有较好的封水性能、耐磨性能、抗滑性能、黏附性能。对于延长道路的使用年限，优化道路工作环境有着积极的作用，是一种具有实用性的雾封层。

(3)开发的雾封层还起到抗老化、防松散、美化路面的作用。

[1] 龚睿，等.乳化沥青雾封层性能评价及试验方法探讨[J]. 公路交通技术，2012.

[2] 虞明远．我国高速公路的现状及发展对策[J].公路交通科技，1993.

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