抗滑颗粒对抗滑雾封层耐久性能影响研究

摘要：为研究抗滑颗粒对抗滑雾封层耐久性能的影响，采用水性环氧乳化沥青作为雾封胶结料，通过加速磨耗试验，分别研究了抗滑颗粒类型、粒径、级配以及掺量对雾封层抗滑性能和耐磨耗性能的影响。试验结果表明：当抗滑颗粒选取金刚砂，颗粒级配取级配2及掺量为0.6kg/m2时，抗滑雾封层的抗滑性能和耐磨耗性能最优。

关键词：抗滑雾封层;抗滑颗粒;耐磨耗性能;抗滑性能;

作者简介：范杰林（1983—），男，安徽界首人，高级工程师，研究方向为公路路面耐久性。;

雾封层路面预防性养护技术是将稀释的液体沥青以雾状洒布在路面，其中抗滑雾封层是在雾封胶结料中掺加抗滑颗粒，可改善路面的抗滑性能和耐磨耗性能[1,2,3,4]。国内外学者对其进行了研究，ReadulMohammadIslam等[5]研究表明，虽然雾封层的实施会使路面摩擦系数降低20%～40%，但当道路交通量较大时其抗滑性能在后期有较大提升。JeongHyuk等[6]为研究雾封层的使用效果，进行了英国钟摆试验和三维激光试验，研究结果表明，采用聚合物改性乳化沥青雾封层不仅能改善路面的密封性能，还可以提高路面集料的保水性与抗渗性。

为研究抗滑颗粒对抗滑雾封层耐久性能的影响，本文选取了高渗透、高黏结性的环氧乳化沥青作为雾封胶结料，通过加速磨耗试验探究了抗滑颗粒的不同方面对雾封层耐久性能的影响，并对测得的结果进行对比分析，得到了相应的结论。

本文研究的水性环氧乳化沥青是由水性环氧乳化溶液、BE-4型乳化沥青及水性固化剂构成。

本次采用的水性环氧树脂乳液是通过环氧树脂E-44制备的。技术性质见表1。

表1水性环氧树脂乳液技术性质下载原图

本文采用SK90#作为基质沥青制备得到BE-4型乳化沥青，技术性质见表2。

表2BE-4型乳化沥青技术性质下载原图

本次选用西安某道路材料有限公司生产的固化剂，技术性质见表3。

表3水性固化剂技术性质下载原图

本文选用玄武砂、天然河砂及金刚砂3种硬质颗粒作为抗滑材料。3种抗滑颗粒技术性质见表4。

表4抗滑颗粒技术性质下载原图

首先按照BE-4型乳化沥青占总质量的80%、水性环氧树脂乳液与固化剂质量之比为2︰1进行搅拌形成水性环氧乳化沥青作为雾封胶结料，然后成型AC-13沥青混合料车辙板，并测其质量和BPN，之后喷洒一定的雾封胶结料，再均匀撒布抗滑颗粒，成型抗滑雾封层试件，最后利用加速磨耗试验仪和摆式仪进行试验，并记录试件的质量和摆值BPN。本文采用单一变量法分别研究了抗滑颗粒的类型、粒径、级配及掺量对雾封层耐久性能的影响规律。

基于加速磨耗试验，在水性环氧乳化沥青雾封胶结料中分别掺入金刚砂、玄武砂及天然河砂成型抗滑雾封层试件，其中抗滑颗粒粒径均取0.6～1.18mm，掺量为0.6kg/m2，试验结果见表5。

表5不同类型抗滑颗粒成型试件的耐磨耗性试验结果下载原图

图1不同类型抗滑颗粒成型试件BPN磨耗规律下载原图

由表5、图1可知，以掺加不同类型抗滑颗粒的试件磨耗规律基本一致，都是快速降低至某一值，之后随着磨耗次数的增加上下浮动，最后平缓下降。其中，金刚砂的BPN一直比其他两个大，说明掺入金刚砂的抗滑性能更好。而且金刚砂在磨耗次数约30000次才降至极小值，其他两种都是10000次左右就达到极小值，表明掺加金刚砂可以获得更好的抗磨耗性能。拟优选金刚砂作为抗滑颗粒。

选择0.3～0.6mm、0.6～1.18mm及1.18～2.36mm三档粒径的金刚砂作为抗滑颗粒，其中金刚砂掺量为0.6kg/m2，进行加速磨耗试验，研究金刚砂粒径对抗滑雾封层耐久性能的影响。试验结果见表6。

表6不同粒径金刚砂成型试件的耐磨耗性实验结果下载原图

图2不同粒径金刚砂成型试件的BPN磨耗规律下载原图

由图2可知，粒径为1.18～2.36mm的金刚砂虽然初始的BPN都比另外两个粒径的高，但是随着磨耗次数的增加，其BPN值逐渐变得最低。粒径为0.3～0.6mm时，初始的BPN值最低，并在整个磨耗过程中其曲线一直位于0.6～1.18mm的下方。而金刚砂粒径取0.6～1.18mm时，试件的BPN是在磨耗30000次左右取的极小值52，其他两种都是在约15000次时取得极小值，且都低于粒径为0.6～1.18mm的极小值。所以当金刚砂粒径为0.6～1.18mm时，试件具有更好的抗滑性能。

由表6可知，金刚砂粒径为0.6～1.18mm时，抗滑雾封层试件经过10万次的磨耗后质量损失率最小。这是因为粒径过小会使路表面的雾封胶结料直接与轮胎作用，加速了雾封胶结料的脱落，导致质量损失较大；而粒径过大时，金刚砂与雾封胶结料之间的有效黏结面积较小，黏结力小导致抗滑颗粒容易被磨掉。

综上所述，采用单粒径金刚砂成型抗滑雾封层试件，磨耗10万次后的质量损失率略高于玄武岩，而且金刚砂粒径较大时，抗滑雾封层磨耗性能较差。根据试验拟采用0.3～0.6mm及0.6～1.18mm两档粒径组合形成级配，详细见表7。然后按表中级配掺入成型抗滑雾封层试件进行加速磨耗试验，金刚砂总掺量为0.6kg/m2，结果见表8。

表7金刚砂级配下载原图

表8不同级配金刚砂成型试件的耐磨耗性试验结果下载原图

图3不同级配金刚砂成型试件的BPN磨耗规律下载原图

由图3可知，掺入级配2的金刚砂成型的抗滑雾封层试件的BPN曲线始终位于最上方，其抗滑性能更好。

由表8可知，采用不同级配金刚砂制备的抗滑雾封层都能不同程度地减少磨耗后的质量损失率。相比0.6～1.18mm单粒径金刚砂，3种级配金刚砂抗滑雾封层的质量损失率分别减少了4.8%、3.5%及0.4%。其中，级配1质量损失率最小，说明该级配的金刚砂与雾封胶结料的黏附性最好，耐久性最长。综合考虑抗滑性能与耐磨耗性能，金刚砂级配应优选级配2。

本文根据级配2选取的金刚砂掺量如表9所示，然后将其分别掺入成型抗滑雾封层试件进行加速磨耗试验，结果如表10所示。

表9抗滑雾封层试件的金刚砂用量下载原图

表10不同掺量金刚砂成型试件的耐磨耗性试验结果下载原图

由图4、表10可知，金刚砂掺量为0.6kg/m2时，抗滑雾封层试件的BPN曲线位于最上方，说明其抗滑性能最优，对应的抗滑雾封层试件的质量损失率最小。

图4不同掺量金刚砂成型试件的BPN磨耗规律下载原图

(1）抗滑雾封层的抗滑性和耐磨耗性与掺入的材料品种、规格、级配及掺量有直接关系。科学的选材及最优的掺量、级配可使雾封层的抗滑性和耐久性达到最佳组合状态。

(2）抗滑雾封层掺入级配2的金刚砂且掺量为0.6kg/m2时，抗滑雾封层的抗滑性能和耐磨耗性能最优。

[1]高志明，吉增晖.耐久性含砂雾封层技术在江苏省干线公路中的应用研究[J].现代交通技术，2017,14(2):84-87.

[2]韩民.沥青路面含砂雾封层在高速公路养护中的应用[J].中国新技术新产品，2011(24):45.

[3]王鹏，吕和坤.雾封层技术在沥青路面预防性养护中的应用研究[J].河南科技，2013(24):153.

[4]张朝山.雾封层技术在高速公路预防性养护中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2010,27(7):54-56.

[5]IslamRM,ArafatS,ceCausedbyFogSealinLow-VolumeRoads[J].TransportationResearchRecordJournaloftheTransportationResearchBoard,2017(2657):99-108.

[6]JeongHyukIm,ealfieldtests[J].natureconmunication,2015,42(11).