沥青路面精表处磨耗层抗滑性能研究

党政，凌天清

（重庆交通大学，重庆 400047）

0 引言

现今我国公路交通的特点是车流量大、重载较多和车速较快，路面的路用性能和路面功能需保持良好的状态，才能提高车辆行驶的舒适性和安全性[1]。重庆市属于典型的高温多雨地区，在这种环境条件下路面的表面功能衰减过快，道路表面的粗糙度（构造深度、摩擦系数）逐步衰减，抗滑性能大幅下降，兴建的公路在短时间内抗滑性能可能急剧降低，给行车安全造成巨大隐患。这就需要对公路采用预防性养护措施，精表处作为一种新型的预防性养护措施，是借助专业的路面施工设备，在沥青路面上喷洒专用养护剂并在养护剂上铺撒细集料，形成一种由细集料和养护剂混合而成的路面磨耗层。关于复合型精表处增强路面抗滑性能的研究很少，本文将对复合型精表处磨耗层的抗滑性能进行研究。

1 精表处的材料选择

1.1 集料

复合型精表处磨耗层是一层喷涂在路面上的薄层罩面结构，其厚度一般在6～8mm。精表处的集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，集料的原料宜选用坚硬、耐磨的碱性或中性岩石。本试验选择采用粒径是2～5mm的玄武岩，技术指标如表1所示。

表1 集科的主要技术指标

1.2 高性能胶结料

试验所采用的精表处高性能胶结料按材料类型分为I型高性能胶结料和II型高性能胶结料。I型高性能胶结料主要是由改性乳化沥青、水性环氧树脂乳液、固化剂3个组分按照一定比例配制而成。I型高性能胶结料技术要求如表2所示。

表2 Ⅰ型高性能胶结料的主要技术指标

改性乳化沥青的制备主要选用重交90#沥青，改性剂选用的是热塑性丁苯橡胶（SBS）高聚物复合改性剂，乳化剂选用阳离子中裂快凝型，功能助剂采用芳烃油、石油树脂等[2]。

本试验采用的是重庆某公司自主研发的水性环氧树脂乳液，其是在环氧树脂中加入大分子聚醚非离子乳化剂乳化所得来的。水性环氧树脂乳液与固化剂充分接触，快速反应形成强度，在短时间内即可达到开放交通的要求[3]。

在高性能胶结料的配制过程中，固化剂是必不可少的，水性环氧树脂只有和固化剂发生固化反应后，才能从液体变成固体最终达到要求的强度，固化剂的化学结构和性质能够直接影响高性能胶结料的施工效果，不同种类的固化剂与水性环氧树脂发生固化反应时有着不同的条件[4]。本试验采用的固化剂是重庆某公司自主研发的酚醛胺固化剂。

Ⅱ型高性能胶结料是由沥青、SBS高聚物复合改性剂、水、功能助剂等组成的改性乳化沥青。

2 试验内容

试验采用的是双层铺装结构。I型高性能胶结料改性乳化沥青、水性环氧乳液和固化剂3个组分按照17∶10∶5配制。

双层铺装结构共分5层，自下而上分别为I型高性能胶结料、集料、II型高性能胶结料、集料、II型高性能胶结料。复合型精表处结构如图1所示。

图1 双层铺装结构示意图

2.1 复合型精表处对AC-13车辙试件抗滑性能的影响分析

为了验证复合型精表处对混合料抗滑性能的影响，本试验选择同种级配的AC-13车辙板试件各两组，每组三块试件，对其中一组试件进行复合型精表处的喷涂，分别测试两组试件的摆值。

同时路面的纹理构造也是影响路面抗滑性能的因素之一，路面的纹理根据纹理的波长进行分类，本试验主要检测精表处磨耗层的宏观纹理参数[5]。本试验主要应用的是激光轮廓测量仪，采用激光三角测量法来计算试件表面的高程，通过测量的高程来计算平均断面构造深度（MPD）等指标来评价路面的粗糙程度，经过大量的研究可知激光轮廓测量仪测量出的平均断面构造深度（MPD）和人工铺砂法测出的平均构造深度（MTD）相关性良好，可以替代人工铺砂法，减少不必要的人为误差，提高测试结果的精确度[6]。试验结果如表3所示。

表3 试件的摆值和平均构造深度

从表3可见，从未喷涂和喷涂复合型精表处磨耗层试件的抗滑性指标试验数据可以看出，喷涂了精表处磨耗层的试件摆值和平均断面构造深度（MPD）均比未涂刷精表处的试件有所增加，说明喷涂了复合型精表处磨耗层对试件的抗滑性能起到改善作用。这是由于精表处磨耗层第一层采用的I型高性能胶结料的黏结性能远远大于一般的基质沥青和乳化沥青，能够很好地裹附集料，提高精表处磨耗层的耐久性，同时集料采用的是具有较高的硬度和较好的抗滑性能的玄武岩，使得精表处磨耗层在成型的初期摩擦系数能够保持一个较高的状态。

2.2 复合型精表处对AC-13车辙试件抗滑耐久性能的影响分析

本试验用重庆交通大学自主研发的轮胎-路面动态摩擦系数测试系统[6]，对两组试件进行加速加载磨耗试验，以摆值和平均断面构造深度（MPD）作为抗滑性能衰减的控制指标。试验结果如表4所示。

表4 磨耗后的摆值和平均构造深度

由表4可见，进行加速加载磨耗试验后未喷涂复合层精表处的车辙板平均断面构造深度为0.523、0.501、0.468，喷涂复合层精表处的车辙板平均断面构造深度为0.685、0.721、0.677。表明精表处磨耗层的喷涂能够有效提高试件的平均断面构造深度，同时在经过磨耗后平均断面构造深度MPD值仍然能够保持在一个较高的水准，具有良好的耐久性能和抗滑性能。

这是由于精表处磨耗层第二层采用的II型高性能胶结料的黏结强度略低于I型高性能胶结料，同时精表处采用的集料是玄武岩，组成玄武岩的矿物成分比较复杂，各个矿物成分的硬度也不尽相同。在精表处磨耗层成型的初期摩擦系数较高，但是当精表处磨耗层在车载、磨耗和水损坏等长期作用下时，第一层的磨耗层首先会对第二层磨耗层形成一定的保护作用，玄武岩集料的排布由最开始的整齐状态，变得松散不一，磨耗层的构造深度会出现变化，同时由于各个矿物成分硬度的不同，集料磨耗磨光的程度也会出现差异性，继而形成新的路面构造纹理，整个复合层精表处的抗滑性能保持在一个较高的水平，能够推迟路面抗滑性能出现衰减的时间。

3 结论

（1）将未涂刷复合层精表处和喷涂了复合型精表处的车辙板试件的摆值和平均构造深度（MPD）相对比，复合型精表处能改善AC-13试件的初始抗滑性能。

（2）经过加速加载磨耗试验后，喷涂了复合型精表处的车辙板试件的摆值和平均构造深度（MPD）数值虽然有一定的衰减，但是仍然能够保持较高的水平，说明复合型精表处能改善AC-13试件的抗滑性能和耐久性能。