摘 要:为了提升彩色沥青路面抗滑磨耗层的路用性能,文章以环氧树脂胶结料和玄武岩碎石为试验对象,在实验室条件下,模拟了玄武岩不同撒布量对彩色沥青路面抗滑磨耗层的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定和抗滑性能等路用性能的影响,试验结果表明:随着玄武岩撒布量的增加,彩色沥青路面抗滑磨耗层的路用性能表现出先增大后减小的变化趋势,当玄武岩撒布量达到 70%时,彩色抗滑磨耗层的路用性能表现最优。
关键词:彩色抗滑磨耗层;高温稳定性;低温抗裂性;水稳定性
引言
彩色抗滑磨耗层具有色彩鲜艳、抗滑性能好等优势,被广泛应用于沥青路面,尤其在沥青路面薄层罩面和微表处铺筑中,用以提升道路安全性,警醒驾驶人员并减少交通事故。然而,有研究指出[1],彩色抗滑磨耗层的耐久性存在不足,随着道路运营时间的增加,彩色抗滑磨耗层常出现褪色、剥落和抗滑性能下降等问题。鉴于此,本文对彩色沥青路面抗滑磨耗层的路用性能进行研究,选取环氧树脂胶结料和玄武岩碎石作为试验对象,研究不同撒布量下玄武岩彩色抗滑磨耗层的路用性能,分析不同撒布量对彩色沥青路面抗滑磨耗层性能的影响,确定玄武岩碎石的最佳撒布量。
1 原材料
1.1 环氧树脂胶结料
环氧树脂胶结料采用环氧类双组分彩色涂料,涂料中的 A 组分和 B 组分的性能指标分别见表 1 和表2。彩色沥青路面抗滑磨耗层用其他类彩色涂料的技术要求应符合现行行业标准 《路面防滑涂料》(JT/T712-2008)的规定,由试验检测结果可知,A 组分、B 组分均满足规范要求。此外,环氧树脂胶结料的用量范围为 1.5 kg/m2~1.8 kg/m2。
1.2 玄武岩碎石
本研究选用红色玄武岩作为硬质耐磨集料,粒径范围为 3 mm~5 mm,所选骨料应保证清洁、干燥、无风化,级配组成见表 3。
2 试验方案
本试验按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的相关要求,按照玄武岩撒布量(即 40%、50%、60%、70%、80%和 90%),制备 6 组沥青混合料试件,试件编号分别为 XW-40、XW-50、XW-60、XW-70、XW-80、XW-90,每组设 3 个平行试验组,并涂刷环氧树脂胶结料。采用车辙试验、低温弯曲破坏试验、浸水马歇尔试验法和冻融劈裂试验法,分别研究不同玄武岩撒布量下彩色抗滑磨耗层的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性的变化规律,并测定试件的横向力系数和构造深度,以评价其抗滑性。
3 路用性能试验结果分析
3.1 高温稳定性
本次试验采用 LHCX-1 型全自动沥青混合料车辙试验仪,通过测量混合料在高温下的动稳定度(Dy-namic Stability, DS),以评估沥青混合料在高温条件下承受车辆荷载时的性能表现[2]。首先,标准成型试件静置 24 h 后,将试件置于车辙试验仪,试验环境温度为 60 ℃,施加试验轮的压力为 0.7 MPa。试验轮以(42±1) 次/min 的频率在混合料试件表面进行反复往返运动,持续时间为 1 h,直至试件最大形变量达到25 mm。试验结束后,根据试验轮在试件表面产生的最大形变量计算沥青混合料的动稳定度,动稳定度值越高,表明混合料在高温下具有更好的抗变形能力。动稳定度的计算公式如下:
范值要求。这表明,玄武岩撒布量为 70%时,抗滑磨耗层试件在低温环境下具有较好的柔性,能够承受较大变形,不易发生断裂。
3.3 水稳定性
沥青路面在使用过程中,尤其是在水分存在的环境下,其性能会受到显著影响,在车辆荷载反复作用下,沥青混合料中的集料颗粒由于黏附力降低会发生脱落,进而导致路面出现坑槽等病害[4]。本文采用浸水马歇尔试验法和冻融劈裂试验法,以残留稳定度和冻融劈裂强度比作为评价指标,评估彩色沥青路面抗滑磨耗层的水稳定性,试验结果见图 3。
由图 3 可知,试件 XW-70 中的玄武岩撒布量为70%,该试件的残留稳定度和残留强度比分别为88.6%、80.8%,均达到最高值,这表明沥青混合料的水稳定性能、柔韧性和黏附力达到最佳,能够有效抵抗因温度波动造成的内部应力。当撒布量超过 70%时,残留稳定度和残留强度比同步下降,其原因主要为撒布量过多,导致沥青与玄武岩之间的黏附力下降,导致内部应力重新分布,抗裂性降低。因此,适当的玄武岩撒布量对于确保混合料在水浸环境下维持良好的结构完整性和承载能力至关重要。
3.4 抗滑性能
在行车荷载反复作用下,彩色抗滑磨耗层的部分集料颗粒脱落,从而导致抗滑性能发生变化。因此,需要对彩色沥青路面抗滑磨耗层的抗滑性能进行评价[5]。本文采用横向力系数 SFC60 和构造深度 TD 作为评价指标,横向力系数 SFC60 用以衡量轮胎与路面之间摩擦力,构造深度 TD 则反映路面纹理的深度,两者共同决定了路面的抗滑性能。抗滑性能试验结果见图 4。
4 结论
本文通过对彩色沥青路面抗滑磨耗层的路用性能进行评估,明确了玄武岩撒布量对其路用性能的显著影响。试验结果表明,在玄武岩撒布量达到 70%时,彩色抗滑磨耗层具有最佳的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗滑性能,为彩色沥青路面抗滑磨耗层的设计和施工提供了重要的技术支持,同时也为提升道路安全性和耐久性提供了科学依据。在实际施工过程中,通过科学选材和精确的施工控制,可以显著提高彩色沥青路面抗滑磨耗层的使用寿命和行车安全性。
参考文献:
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