再生霧封層材料的性能測試與評價

錢海濤 吳 限 錢 進(jìn)

（江蘇省交通技師學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212028）

瀝青路面運營期內(nèi)會受到外界環(huán)境的影響，導(dǎo)致瀝青老化和其他路面病害問題。對于瀝青路面出現(xiàn)的早期病害（裂縫、麻面、松散等），可以考慮采用霧封層技術(shù)進(jìn)行處理[1]。再生霧封層是指在普通霧封層材料中添加還原劑，實現(xiàn)路面防水和老化瀝青性能恢復(fù)的目的[2]。S337省道南京湯山段路面出現(xiàn)了路面早期病害，經(jīng)方案比選，決定采用瀝再生瀝青復(fù)原劑霧封層材料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，恢復(fù)路面性能。因此，需要對瀝再生瀝青復(fù)原劑霧封層材料的抗滑性能、相容性、封水性、還原效果和對混合料水穩(wěn)定性和抗松散性能等性能指標(biāo)進(jìn)行測試，評價再生霧封層材料的路用性能。

1 再生霧封層材料的基本性能

霧封層是附著在瀝青混合料面層的薄層，主要起防水、抗松散的作用。為衡量霧封層材料的性能，室內(nèi)試驗在制備的車轍板上涂刷霧封層材料進(jìn)行測試。瀝青混合料級配參考SMA-13的級配要求，為了確保性能測試能夠反應(yīng)各項測試結(jié)果的差異性，瀝青混合料的空隙率均統(tǒng)一提高到8%，瀝青混合料油石比統(tǒng)一調(diào)整為5.7%，采用輪碾法制備300mm×300mm×50mm的車轍板試件，采用擊實法成型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件。

1.1 再生霧封層材料與瀝青混合料的相容性

瀝再生瀝青復(fù)原劑霧封層材料是在普通霧封層材料基礎(chǔ)上，添加了瀝青再生劑，期望能起到恢復(fù)瀝青混合料中瀝青的性能[3]。為此，必須對霧封層材料與瀝青混合料的相容性進(jìn)行測試。為了便于測量霧封層材料的滲透深度，室內(nèi)試驗采用脫色瀝青制備3塊有效車轍板，并在其上涂刷霧封層材料，至車轍板表面的霧封層材料無明顯積留為止，室溫自然狀態(tài)下靜置72h后沿車轍板中間切割，以試件中心處為基準(zhǔn)點向兩側(cè)按照2cm的等間距選取10個點，量測霧封層材料的滲透深度，取平均值作為測試結(jié)果。車轍板涂布72h后霧封層材料的滲透深度測試結(jié)果見表1。

表1 車轍板涂布霧封層材料72h后的滲透深度

量測滲入深度時，若某測點同時有從該處表面開始的下滲以及從別處表面開始并沿著裂縫延伸至該測點的下滲且兩處下滲并無聯(lián)通，則以從該處表面開始的下滲深度取值。表1的測試結(jié)果表明，霧封層材料滲透深度比較均勻，平均滲透深度達(dá)到4.3mm，滿足技術(shù)指南的相關(guān)要求。

1.2 再生霧封層材料對基質(zhì)瀝青還原效果

霧封層材料中的再生劑對老化的瀝青有一定的功能恢復(fù)作用，室內(nèi)試驗采用基質(zhì)瀝青，應(yīng)選擇70號（A)重交通道路石油瀝青，按照瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗的要求，進(jìn)行基質(zhì)瀝青的老化，模擬瀝青路面老化的瀝青，用于評定再生劑對老化瀝青的性能恢復(fù)要求[4]。采用外摻法將5%（質(zhì)量比）的霧封層材料與老化后的基質(zhì)瀝青物理結(jié)合，并攪拌均勻后，在105℃烘箱內(nèi)放置1h，以揮發(fā)霧封層材料中可能存在的稀釋劑，分別測試?yán)匣|(zhì)瀝青和摻和5%霧封層材料的老化基質(zhì)瀝青的15℃延度、針入度和軟化點，霧封層材料對基質(zhì)瀝青還原效果采用15℃延度大于40cm或者摻加霧封層材料的老化基質(zhì)瀝青延展變化長度與老化基質(zhì)瀝青延度的比值大于30%的雙指標(biāo)評定，兩項指標(biāo)中滿足一項即為“合格”?；旌虾蠡|(zhì)瀝青三大指標(biāo)的變化情況見表2。

由表2的測試結(jié)果可知，5%霧封層材料與基質(zhì)瀝青混合后，15℃延度提高幅度顯著，軟化點有所下降，針入度無明顯變化；15℃延度絕對值為36.4cm，未達(dá)到評價標(biāo)準(zhǔn)，其原因是基質(zhì)瀝青老化后的15℃延度（9.5cm）偏低所致；15℃延度提高比值達(dá)到283%，15℃延度提高幅度顯著，滿足評價標(biāo)準(zhǔn)，考慮到霧封層材料對基質(zhì)瀝青還原效果采用雙指標(biāo)控制，霧封層材料對基質(zhì)瀝青還原效果明顯。

表2 混合后基質(zhì)瀝青三大指標(biāo)的變化情況

2 再生霧封層材料對路表性能的改善

2.1 再生霧封層材料封水改善性能

霧封層材料利用其滲透性，可以注入瀝青路面的裂縫中，從而起到封閉空隙，達(dá)到防止雨水下滲的目的，延長瀝青路面的使用壽命[5]。室內(nèi)試驗應(yīng)制備3塊有效車轍板，將車轍板底面應(yīng)架空，采用瀝青路面滲水試驗方法測試滲水系數(shù)，要求霧封層材料涂布前的滲水系數(shù)不得小于60mL/min。將車轍板試件涂布霧封層材料，然后放置于80℃烘箱中老化72h，再次測試涂刷有霧封層材料車轍板的滲水系數(shù)，評價標(biāo)準(zhǔn)要求滲水系數(shù)小于10mL/min。未涂刷霧封層材料的車轍板和涂刷霧封層材料車轍板的滲水系數(shù)測試結(jié)果見表3。

由表3的測試結(jié)果可知，車轍板涂布霧封層材料后，滲透系數(shù)為0mL/min，滿足評價標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表3 車轍板的滲水系數(shù)測試情況

2.2 再生霧封層材料對道面抗滑性能的影響

瀝青路面的抗滑性能通常采用擺式摩擦儀法進(jìn)行測試，室內(nèi)試驗采用擺式摩擦儀法分別測試車轍板涂布前后的擺值，選取涂布霧封層材料1h、2h、3h、4h后的抗滑系數(shù)損失率作為評價指標(biāo)，要求涂布3h后的抗滑系數(shù)比值不小于90%。

表4 涂布后車轍板抗滑性能測試情況

由表4的測試結(jié)果可知，涂布1h、2h后的抗滑系數(shù)損失率為79%、84%，抗滑性能下降幅度較大；涂布3h、4h后的抗滑系數(shù)損失率分別為90%、92%，抗滑性能下降幅度滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3 再生霧封層材料對瀝青混合料性能的改善

3.1 再生霧封層材料對瀝青混合料水穩(wěn)定性能改善效果

瀝青混合料水穩(wěn)定性可以通過馬歇爾試件的凍融劈裂強度比進(jìn)行衡量。在成型馬歇爾試件前，首先將充分拌和后的混合料放置在135℃的烘箱中4h，進(jìn)行短期老化，擊實成型16個有效馬歇爾試件，選擇其中的8組試件放置在80℃烘箱中24h進(jìn)行短期老化，進(jìn)行凍融劈裂試驗，計算其凍融劈裂試驗強度比；并將其余8個試件在霧封層材料中完全浸泡3min，取出后靜置12h，再放置在80℃烘箱中24h，進(jìn)行再次試件短期老化，進(jìn)行凍融劈裂試驗，計算其凍融劈裂試驗強度比，將該指標(biāo)作為控制指標(biāo)，評價標(biāo)準(zhǔn)要求霧封層材料浸泡后凍融劈裂試驗強度比不小于65%[6]。霧封層材料浸泡前后馬歇爾試件凍融劈裂強度測試結(jié)果見表5。

表5 霧封層材料浸泡前后馬歇爾試件凍融劈裂強度測試結(jié)果

由表5的測試結(jié)果可知，霧封層材料浸泡后，凍融劈裂試驗強度比TSR1達(dá)到89.13%，滿足評價標(biāo)準(zhǔn)的要求。

表6 霧封層材料浸泡前后馬歇爾試件肯塔堡飛散試驗測試結(jié)果

3.2 再生霧封層材料對瀝青混合料抗松散性能改善效果

瀝青混合料抗松散性能可以通過馬歇爾試件的肯塔堡飛散試驗進(jìn)行評定。室內(nèi)試驗制備8個有效馬歇爾試件，選擇其中的4組試件放置在80℃烘箱中24h，進(jìn)行混合料試件的再次短期老化，按照肯塔堡飛散試驗要求計算其肯塔堡飛散質(zhì)量損失率；其他4組試件完全浸泡在霧封層材料中30min，取出后靜置12h，再放置在80℃烘箱24h，進(jìn)行肯塔堡飛散試驗，計算肯塔堡飛散質(zhì)量損失率，并以浸泡后塔堡飛散質(zhì)量損失率作為評價指標(biāo)，要求其數(shù)值不低于65%。霧封層材料浸泡前后馬歇爾試件肯塔堡飛散試驗測試結(jié)果見表6。

由表6的測試結(jié)果可知，霧封層材料浸泡后，馬歇爾試件肯塔堡飛散質(zhì)量損失率分別為2.5%（100轉(zhuǎn)）和6.7%（300轉(zhuǎn)），滿足評價標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

4 結(jié) 語

通過室內(nèi)試驗對瀝再生瀝青復(fù)原劑霧封層材料的基本性能和路面使用性能的模擬測試分析，得出如下結(jié)論：

1）瀝再生瀝青復(fù)原劑與老化瀝青混合后15℃延度提高比值超過了30%，對于基質(zhì)瀝青的還原劑效果達(dá)到要求，瀝再生瀝青復(fù)原劑與瀝青混合料的相容性也達(dá)到要求。

2）瀝再生瀝青復(fù)原劑涂布后車轍板的滲水系數(shù)能夠達(dá)到小于10ml/min的要求，抗滑系數(shù)損失率也能滿足要求。

3）瀝再生瀝青復(fù)原劑處理后的馬歇爾試件的凍融劈裂強度比和肯塔堡飛散質(zhì)量損失率指標(biāo)滿足要求，其對瀝青路面的水穩(wěn)定性和抗松散性能有一定程度的改善。

[1]崔巖.遼寧省高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)綜述[J].北方交通,2014(10):73-75.

[2]趙清香.公路路面瀝青霧封層技術(shù)的研究[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化,2017(12):191-192.

[3]張勇強.瀝再生霧封層技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].交通科技,2014(04):130-132.

[4]吉增暉,俞春榮,高志明.含砂霧封層性能評價與工程應(yīng)用研究[J].公路,2017,62(02):205-210.

[5]張磊.霧封層技術(shù)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].交通世界,2017(Z2):102-103.

[6]孫兵,朱玉芳.瀝青還原劑霧封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].低碳世界,2017(03):242-243.