孫曉立，張肖寧

（1.華南理工大學土木與交通學院，廣東廣州510640；2.廣東華路交通科技有限公司，廣東廣州510420）

微表處技術(shù)是一種經(jīng)濟、快捷、有效的路面預防養(yǎng)護技術(shù)，對防止路面松散、延緩路面老化、提高路面摩擦和填補穩(wěn)定性車轍有著良好的效果［1－4］.然而廣東地區(qū)夏季高溫時間長，瀝青路面最高溫度可達70℃，在高溫及重車的擠揉作用下，微表處表面骨料位置及狀態(tài)重新排列，部分大骨料被壓入下層瀝青路面中，使宏觀構(gòu)造衰減速度加快.此外，廣東省雨季時間長，降雨量大，在車輪荷載作用下產(chǎn)生較大的動水壓力，導致微表處出現(xiàn)掉粒剝落現(xiàn)象.

針對常規(guī)微表處在廣東高溫多雨地區(qū)耐磨耗性能較差和使用壽命短等缺點，本文提出一種新型微表處技術(shù)——高性能微表處.新技術(shù)的核心是通過摻入適當比例的水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑，使其在室溫環(huán)境下發(fā)生化學交聯(lián)反應(yīng)，形成高粘結(jié)性能的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而大幅提高微表處的耐磨耗性能.室內(nèi)濕輪磨耗試驗和加速加載試驗結(jié)果表明，相對于常規(guī)微表處，高性能微表處具有優(yōu)良的耐磨耗性能和抗水損壞能力，可以大幅提高微表處的耐磨耗性能和使用壽命，具有較好的推廣應(yīng)用前景.

1 原材料技術(shù)指標

1.1 集料

室內(nèi)試驗集料的各項指標均能滿足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》的要求（表1），其中5～10mm碎石∶3～5mm碎石∶0～3mm石屑＝3∶1∶6（質(zhì)量比），集料級配曲線見圖1.由圖1可知，粗集料比例較大，級配曲線偏下限.

表1 集料技術(shù)指標Tab.1 Technical specifications of aggregate

圖1 微表處級配曲線Fig.1 Grade curves of micro－surfacing

1.2 改性乳化瀝青

室內(nèi)試驗采用殼牌改性乳化瀝青，技術(shù)指標見表2.根據(jù)表2可知，改性乳化瀝青各項指標均能滿足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》對改性乳化瀝青的技術(shù)指標要求.

表2 改性乳化瀝青技術(shù)指標Tab.2 Technical specifications of modified emulsified asphalt

1.3 水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑

室內(nèi)試驗中水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑具體測試結(jié)果見表3.

2 濕輪磨耗試驗結(jié)果與分析

2.1 高性能微表處的耐磨耗性能

表3 水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑測試結(jié)果Tab.3 Test results of water－based epoxy resin and waterborne epoxy curing agent

微表處混合料的耐磨耗能力可用1h的濕輪磨耗值來表征.1h濕輪磨耗值越大，混合料耐磨耗能力越差；反之，則越好.為了評價高性能微表處的耐磨耗性能，本文將1%，2%和3%劑量（與乳化瀝青質(zhì)量比）的水性環(huán)氧樹脂和相應(yīng)比例的水性環(huán)氧固化劑（水性環(huán)氧樹脂∶水性環(huán)氧固化劑＝1∶1.5（質(zhì)量比））拌和后加入到改性乳化瀝青中，然后根據(jù)乳化瀝青、集料、填料和水按設(shè)計比例拌和成高性能微表處混合料.不同摻量水性環(huán)氧添加劑和未加入水性環(huán)氧添加劑微表處混合料的1h濕輪磨耗值試驗結(jié)果見圖2.根據(jù)圖2可以得到以下結(jié)論：

（1）與未加水性環(huán)氧添加劑的常規(guī)微表處磨耗試驗結(jié)果相比，摻入不同比例水性環(huán)氧添加劑的微表處耐磨耗性能均得到顯著改善.這是因為水性環(huán)氧樹脂和水性環(huán)氧固化劑發(fā)生化學交聯(lián)反應(yīng)后，大幅提高了集料與瀝青的粘結(jié)能力，從而提高了微表處的抗磨耗性能.

（2）摻入2%水性環(huán)氧樹脂的微表處混合料1h濕輪磨耗值最小.環(huán)氧微表處的耐磨耗性能提高了56%.

（3）當水性環(huán)氧樹脂用量為3%時，1h濕輪磨耗值反而增大.這是因為1h濕輪磨耗試驗的養(yǎng)護時間相對較短，由于水性環(huán)氧樹脂和固化劑中均含有一定比例的含水量，當水性環(huán)氧樹脂用量較大時，需要養(yǎng)護的時間要適當延長.

圖2 高性能微表處的1h濕輪磨耗值Fig.2 1hwet wheel wear values of epoxy high performance micro－surfacing

2.2 高性能微表處的抗水損壞性能

微表處混合料的抗水損壞性能可用6d的濕輪磨耗值來表征.6d濕輪磨耗值越大，混合料的抗水損壞能力越差；反之，則越好.為了評價高性能微表處混合料的抗水損壞性能，本文將1%，2%和3%劑量（與乳化瀝青質(zhì)量比）的水性環(huán)氧樹脂和相應(yīng)比例的水性環(huán)氧固化劑拌和后加入到改性乳化瀝青中，然后配制成微表處混合料.不同摻量水性環(huán)氧添加劑和未加入水性環(huán)氧添加劑微表處混合料的6d濕輪磨耗值試驗結(jié)果見圖3.由圖3可以得到以下結(jié)論：

（1）隨著水性環(huán)氧添加劑用量的增加，微表處的抗水損壞能力增強.與常規(guī)微表處6d濕輪磨耗試驗結(jié)果相比，摻入2%水性環(huán)氧樹脂的微表處混合料的6d濕輪磨耗值減少了57%.

（2）水性環(huán)氧添加劑用量為3%時，微表處的6d濕輪磨耗值與1h濕輪磨耗值相差很小.這是因為6d濕輪磨耗試驗養(yǎng)護時間較長，微表處混合料中水性環(huán)氧添加劑在養(yǎng)護時間內(nèi)充分固化，從而大幅提高微表處的抗水損壞能力.

（4）根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果和工程經(jīng)濟性，本文建議水性環(huán)氧樹脂的摻量宜控制在2%以內(nèi).

圖3 高性能微表處的6d濕輪磨耗值Fig.3 6dwet wheel wear values of epoxy high performance micro－surfacing

3 加速加載試驗結(jié)果與分析

3.1 路面功能加速加載試驗系統(tǒng)

本文以華南理工大學開發(fā)的“輪胎驅(qū)動式路面功能加速加載試驗系統(tǒng)”為試驗平臺評價高性能微表處的路用性能，如圖4所示［5－6］.

試驗條件：環(huán)境溫度為25℃，輪胎壓力為0.7 MPa，主動輪的速度為1 500r·min－1.試驗采用水泥混凝土試模作為微表處養(yǎng)護措施的載體，攤鋪時根據(jù)實際的施工條件和厚度進行模擬，為了保證水性環(huán)氧添加劑能夠充分固結(jié)，微表處試件的養(yǎng)護時間為2h，安裝好試件后進行加速加載試驗.

圖4 輪胎驅(qū)動式路面功能加速加載試驗系統(tǒng)Fig.4 Setup of driving wheel pavement analyzer

3.2 高性能微表處的抗滑性能研究

圖5和圖6為采用不同用量水性環(huán)氧添加劑的微表處抗滑性能與荷載作用次數(shù)之間的關(guān)系.根據(jù)試驗結(jié)果可知：相對于常規(guī)微表處，高性能微表處抗滑性能衰減速度較慢，而且水性環(huán)氧添加劑用量越大，高性能微表處的抗滑性能越好.

3.3 高性能微表處的抗剝落性能研究

圖7為高性能微表處和常規(guī)微表處的抗剝落性能試驗結(jié)果，根據(jù)試驗結(jié)果可知：

（1）摻入水性環(huán)氧添加劑后，微表處混合料質(zhì)量損失率明顯減少，抗剝落性能顯著提高.

（2）水性環(huán)氧添加劑用量越大，微表處混合料的抗剝落性能越好.摻入2%的水性環(huán)氧添加劑，在荷載作用3萬次后，高性能微表處的質(zhì)量損失率為1.08%，遠小于普通微表處的質(zhì)量損失率（2.36%）.說明加入水性環(huán)氧添加劑可以大幅提高瀝青與集料的粘結(jié)力，微表處掉粒現(xiàn)象明顯減少，抗剝落能力明顯提高.

（3）摻入3%和2%水性環(huán)氧添加劑的微表處質(zhì)量損失率相差較小，分別為1.08%和0.78%.根據(jù)加速加載試驗結(jié)果，本文建議水性環(huán)氧添加劑用量宜控制在2%以內(nèi).

圖7 高性能微表處的質(zhì)量損失率曲線Fig.7 Curve of mass lose of epoxy high performance micro－surfacing

3 結(jié)論

根據(jù)室內(nèi)磨耗試驗和加速加載試驗的試驗結(jié)果，得出以下主要結(jié)論：

（1）相對于常規(guī)微表處，高性能微表處的耐磨耗性能和抗水損壞性能提高了約60%，因而可大幅提高微表處的使用壽命.

（2）高性能微表處的抗滑性能和抗剝落性能明顯優(yōu)于常規(guī)微表處，尤其是解決了常規(guī)微表處掉?，F(xiàn)象嚴重的問題.

（3）宜適量添加水性環(huán)氧添加劑，本文建議水性環(huán)氧添加劑的摻量為2%.

（4）根據(jù)水性環(huán)氧添加劑的市場價格，使用高性能微表處混合料每平方米大約增加工程費用3～6元，增加工程造價相對較小，具有較好的工程應(yīng)用前景.

［1］ 交通部科學研究院.微表處和稀漿封層技術(shù)指南［S］.北京：人民交通出版社，2006.

China Academy of Transportation Science of the Ministry of Transport.Technical guidelines for micro－surfacing and slurry seal［S］.Beijing：China Communications Press，2006.

［2］ 陳俊，彭彬，黃曉明.微表處路面使用狀況調(diào)查與分析［J］.公路交通科技，2007，24（12）：34.

CHEN Jun，PENG Bin，HUANG Xiaoming.Investigation and analysis of work state of micro－surfacing［J］.Journal of Highway and Transportation Research and Development，2007，24（12）：34.

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［5］ 王端宜，雷超旭.一種主驅(qū)動輪式路面材料加速加載測試方法及裝置：中國，200910038827.0［P］.2009－09－16.

WANG Duanyi，LEI Chaoxu.A master drive wheel load accelerated pavement material test methods and devices：China，200910038827.0［P］.2009－09－16.

［6］ 雷超旭.路面表面功能加速加載系統(tǒng)研究［D］.廣州：華南理工大學土木與交通學院，2010.

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