MMA彩色抗滑薄層膠結(jié)料研發(fā)及混合料設(shè)計(jì)

施彥，董廣綽，劉亮，陳巧巧*

(1.廣州市高速公路有限公司，廣東 廣州 510000；2.林同棪國(guó)際工程咨詢(中國(guó))有限公司；3.中國(guó)市政工程 西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司)

彩色路面是一種功能性路面，以其色彩鮮明起到提高行車安全、駕駛環(huán)境美觀等作用，CECS G XXX:201X《彩色路面技術(shù)規(guī)程》(征求意見(jiàn)稿)將其分為彩色水泥路面、彩色瀝青路面和彩色高分子聚合物路面，其中，彩色聚合物薄層防滑路面是采用高分子聚合物膠結(jié)料與各種粒徑的骨料、其他助劑等涂敷于各種路面形成的以防滑功能為主的路面。規(guī)程所指高分子聚合物即為廣義淺色膠結(jié)料，中國(guó)國(guó)內(nèi)已有此方面研究及應(yīng)用，并且此種做法目前受到世界各國(guó)的推崇。邢磊基于高分子化學(xué)及高分子物理選定膠結(jié)料制備原料，并分析相互作用機(jī)理，提出了制備工藝及參數(shù)；張愷提出在傳統(tǒng)彩色瀝青路面表面噴灑一層熱固型丙烯酸樹(shù)脂封層可提高路面抵抗輪胎痕跡殘留及色彩耐久性；李強(qiáng)等采用正交試驗(yàn)對(duì)膠結(jié)料進(jìn)行改性處理，以斷裂韌性、拉拔強(qiáng)度及斷裂延伸率衰減率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了適用的膠結(jié)料組成。MMA(甲基丙烯酸甲酯)材料是以MMA樹(shù)脂為主要原料，配以MMA、EHA等反應(yīng)性單體及其他助劑調(diào)配而成，其在工業(yè)上應(yīng)用成熟，作為膠結(jié)料在北京平谷區(qū)胡關(guān)路、南寧市快速公交彩色防滑鋪裝等工程應(yīng)用效果較好，但其應(yīng)用于彩色路面尚不成熟，無(wú)可參照的標(biāo)準(zhǔn)，該文從MMA膠結(jié)料原材料選取、研發(fā)以及抗滑薄層混合料設(shè)計(jì)等方面開(kāi)展研究，旨在為MMA彩色抗滑薄層混合料的推廣應(yīng)用提供一定的參考。

1 MMA膠結(jié)料研發(fā)

1.1 交聯(lián)樹(shù)脂

因MMA膠結(jié)料聚合過(guò)程暴露于自然環(huán)境，為提高聚合物的耐熱性、強(qiáng)度及耐油性，可將聚合物加工成具有三維網(wǎng)格的體型結(jié)構(gòu)，或先將多官能團(tuán)的大分子化合物通過(guò)自由基聚合，再將其作為原材料進(jìn)行進(jìn)一步的聚合。交聯(lián)樹(shù)脂通常含有至少兩個(gè)以上的官能團(tuán)，可以通過(guò)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)將多個(gè)小分子鏈連接起來(lái)，使線形結(jié)構(gòu)的小分子聚合物轉(zhuǎn)變成體型結(jié)構(gòu)的大分子聚合物，顯著改善聚合物的理化性能。MMA膠結(jié)料采用自由基連鎖聚合的方式固化，交聯(lián)樹(shù)脂中必須含有至少兩個(gè)可參與聚合的雙鍵結(jié)構(gòu)，滿足這一基本條件的樹(shù)脂主要為不飽和聚酯或經(jīng)聚酯等改性的不飽和聚酯，樹(shù)脂的純度、羥值、酸值、殘留異氰酸值等因素對(duì)固化有著很大的影響，以下通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的交聯(lián)樹(shù)脂。

以黏度、低溫柔韌性為參考指標(biāo)，選取多種含有兩個(gè)以上端雙鍵的聚酯丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯丙烯酸樹(shù)脂進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 交聯(lián)樹(shù)脂指標(biāo)對(duì)比

從表1可以看出：大分子量的交聯(lián)樹(shù)脂黏度大，低溫柔韌性好，故選擇黏度較大、低溫柔韌性較好的R5、R6、R7樹(shù)脂進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)。

1.2 單體

交聯(lián)樹(shù)脂分子量大、黏度高，對(duì)顏填料和骨料的浸潤(rùn)和分散能力有限，需要加入合適的(甲基)丙烯酸酯類配合。大分子聚酯型或聚氨酯型多官能度的丙烯酸酯價(jià)格昂貴，難以推廣應(yīng)用；而大部分工業(yè)級(jí)(甲基)丙烯酸酯單體具有很好的經(jīng)濟(jì)性，且適用性強(qiáng)，為增加膠結(jié)料對(duì)顏填料及骨料的黏附性，可選擇具有極性基團(tuán)的甲基丙烯酸羥基酯單體。

1.3 引發(fā)體系

小分子單體或大分子量的交聯(lián)樹(shù)脂通過(guò)引發(fā)劑共價(jià)鍵均裂或異裂產(chǎn)生的自由基聚合，而MMA膠結(jié)料的聚合反應(yīng)是在自然環(huán)境下進(jìn)行的，溫度相對(duì)較低且波動(dòng)性較大，不足以使引發(fā)劑起作用，還應(yīng)添加催化劑降低引發(fā)溫度。因引發(fā)劑具有氧化性，對(duì)應(yīng)的催化劑具有還原性，二者組成的引發(fā)體系稱為氧化還原引發(fā)體系。MMA膠結(jié)料聚合引發(fā)體系屬油溶性聚合體系，常用氧化還原引發(fā)體系有過(guò)氧化二苯甲酰/二甲基苯胺(BPO/DMA)、過(guò)氧化二苯甲酰/二甲基對(duì)甲苯胺(BPO/DMT)、過(guò)氧化物/烷基金屬，而烷基金屬化合物遇水容易分解，MMA彩色抗滑薄層的聚合固化過(guò)程是在大氣環(huán)境中進(jìn)行，不能排除少量或微量水分的干擾，故不宜選用過(guò)氧化物/烷基金屬體系，以下通過(guò)固化試驗(yàn)對(duì)比BPO/DMA、BPO/DMT兩種體系的效果。

選擇一種交聯(lián)樹(shù)脂R6(R5、R6、R7屬同類別，此處是對(duì)引發(fā)體系作比較，交聯(lián)樹(shù)脂非變量)，以MMA為稀釋單體，按1∶1配制成基體樹(shù)脂溶液，暫不考慮空氣中的氧分子對(duì)表面固化狀態(tài)和性能的影響。根據(jù)叔胺存在下BPO的分解機(jī)理，叔胺與BPO的理論比例為1∶1(摩爾比)時(shí)，BPO即可完全分解，因而以0.2為步長(zhǎng)選擇1∶0.8、1∶1.0、1∶1.2、1∶1.4、1∶1.6共5種比例進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果如圖1～4所示。BPO摻量取0.8%～1.6%(步長(zhǎng)0.2%)。

圖1 放熱時(shí)間與BPO/DMA用量比的關(guān)系

圖2 放熱時(shí)間與BPO/DMT用量比的關(guān)系

注：膠化程度1、2、3、4分別表示部分膠化變稠、膠化程度提高、膠化程度較高、固化，數(shù)值僅對(duì)膠化程度做區(qū)分，無(wú)絕對(duì)大小關(guān)系。

從圖3、4可以看出：BPO/DMA體系與BPO/DMT體系引發(fā)效果相似，但BPO/DMT體系固化速度更快。

為滿足快速固化，且具備一定可操作時(shí)間的要求，故確定引發(fā)體系時(shí)需兼顧放熱及固化時(shí)間，選擇摩爾比為1∶1.4、BPO添加量為1.4%，對(duì)不同溫度下基體樹(shù)脂進(jìn)行固化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖5、6所示。

圖4 膠化程度與BPO/DMT用量比的關(guān)系

圖5 開(kāi)始放熱時(shí)間與溫度的關(guān)系

圖6 固化時(shí)間與溫度的關(guān)系

由圖5、6可以看出：在溫度較高時(shí)，BPO/DMA體系與BPO/DMT體系差別不大，但溫度較低時(shí)，BPO/DMT體系引發(fā)效率要高得多，因而考慮選擇BPO/DMT引發(fā)體系。

1.4 阻氧體系

通常情況下，氧氣分子為三線態(tài)，相當(dāng)于具有雙自由基，可與自由基的聚合反應(yīng)爭(zhēng)奪并消耗自由基，阻礙聚合反應(yīng)的進(jìn)行。降低氧分子對(duì)自由基聚合過(guò)程的影響，主要有化學(xué)方法和物理方法。

(1) 化學(xué)方法

加入可與氧氣反應(yīng)或絡(luò)合的物質(zhì)，消耗溶于單體中的氧分子。研究發(fā)現(xiàn)位組胺、位組酚能提供活性氫，抑制氧分子過(guò)氧化自由基。另外還可加入具有“氣干性”官能團(tuán)物質(zhì)，如甘油的丙烯基醚、烯丁基醚、羥丁基醚等，其中的羥基或醚鍵絡(luò)合溶于單體中的氧分子，而其自身的雙鍵又可參與自由基聚合反應(yīng)。

采用化學(xué)方法，增加了膠結(jié)料配方的難度，而且各種助劑受用途的限制，工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模較小，成本高，實(shí)用性不強(qiáng)。

(2) 物理方法

在單體中加入某種或某些物質(zhì)，聚合反應(yīng)發(fā)生時(shí)，該物質(zhì)浮在表面阻隔氧氣，因而，阻氧物質(zhì)在單體中應(yīng)具有良好的分散性，密度較小而能快速遷移至與空氣分隔的表面，形成一層膜發(fā)揮阻氧作用。涂料工業(yè)上常采用石蠟，通過(guò)添加適量合適熔點(diǎn)的石蠟實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)；熔點(diǎn)過(guò)高，則石蠟不能很好地溶于膠結(jié)料中，易結(jié)晶析出；熔點(diǎn)過(guò)低，則不易形成臘膜。因而，以0.1%、0.3%、0.5%添加量，對(duì)不同熔點(diǎn)石蠟的阻氧作用進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同熔點(diǎn)石蠟阻氧作用對(duì)比

從表2可以看出：低熔點(diǎn)石蠟起不到有效的阻氧作用，而熔點(diǎn)過(guò)高則易析出，合適的石蠟熔點(diǎn)為56～60 ℃，尤以56 ℃最佳，故選擇熔點(diǎn)為56 ℃的精制石蠟作為MMA膠結(jié)料的阻氧劑，添加量為0.3%。

1.5 緩聚劑

MMA膠結(jié)料中的單體和不飽和樹(shù)脂即使在沒(méi)有引發(fā)劑的情況下也會(huì)發(fā)生緩慢自聚，導(dǎo)致材料膠化變質(zhì)。此外，溫度較高時(shí)聚合速度更快，為保證較高溫度下膠結(jié)料具有合適的操作時(shí)間，需控制其早期的反應(yīng)速度，以滿足施工應(yīng)用要求。因此，為使MMA膠結(jié)料具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及合適的施工可操作時(shí)間，有必要加入適量的緩聚劑。

化學(xué)工業(yè)上常用的緩聚劑主要有酚類和醌類，而應(yīng)用于不同的單體和不飽和樹(shù)脂，緩聚劑效果不一，因而以下以常用于(甲基)丙烯酸酯的對(duì)苯二酚(HQ)、甲基氫醌(THQ)進(jìn)行試驗(yàn)，研究緩聚劑對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性和可操作時(shí)間的影響。

仍以R6與MMA按照1∶1比例配制的樹(shù)脂溶液為基體，采用加速加熱的試驗(yàn)方法，觀察兩種緩聚劑對(duì)存儲(chǔ)穩(wěn)定性的影響。在250 mL的錐形瓶中，加入50 g樹(shù)脂溶液，分別加入不同種類、不同劑量的緩聚劑，用橡膠塞密封，并設(shè)置不加任何緩聚劑的空白對(duì)照組，置于80 ℃的烘箱中，每隔24 h觀察記錄樹(shù)脂溶液的狀態(tài)變化，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 加緩聚劑樹(shù)脂狀態(tài)變化

從表3可以看出：新加部分的緩聚劑對(duì)增加MMA樹(shù)脂溶液的穩(wěn)定性有積極的作用，甲基氫醌的緩聚效果優(yōu)于對(duì)苯二酚，且對(duì)苯二酚有較大的毒性，因此，如需加入緩聚劑，優(yōu)先選擇甲基氫醌。

緩聚劑的添加量應(yīng)以適當(dāng)延長(zhǎng)可操作時(shí)間，不影響膠結(jié)料固化為前提。以下以R6和MMA按1∶1配制的樹(shù)脂溶液為基體，添加0.3%熔點(diǎn)為56 ℃的石蠟，以BPO/DMT(摩爾比為1∶1.4)為引發(fā)體系，BPO的添加量為1.4%，研究甲基氫醌添加量對(duì)聚合反應(yīng)的影響，確定緩聚劑甲基氫醌的合適用量。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7、8。

圖7 不同緩聚劑用量下，開(kāi)始放熱時(shí)間與溫度的關(guān)系

圖8 不同緩聚劑用量下，固化時(shí)間與溫度的關(guān)系

圖8中：緩聚劑用量為300 ppm時(shí)，膠結(jié)料不固化或固化不徹底，故圖中無(wú)該條曲線。

從圖8可以看出：以不影響最終固化為前提，緩聚劑用量不宜超過(guò)200 ppm；低溫季節(jié)可不添加，高溫季節(jié)可添加適量的甲基氫醌以延長(zhǎng)MMA膠結(jié)料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和施工可操作時(shí)間。

1.6 MMA膠結(jié)料制備

MMA膠結(jié)料應(yīng)具有較好的柔韌性以抵抗溫縮裂縫及荷載引起的裂縫，且MMA彩色薄層用于道路表面，應(yīng)具有良好的耐磨性，MMA膠結(jié)料的耐磨性應(yīng)與骨料的耐磨性匹配。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，膠結(jié)料的耐磨性與強(qiáng)度呈正相關(guān)，強(qiáng)度大的膠結(jié)料耐磨性更好，因此膠結(jié)料的選用要兼顧強(qiáng)度和柔韌性。

以黏度較大的交聯(lián)樹(shù)脂R5、R6、R7與(甲基)丙烯酸酯單體按照1∶1左右的比例配制成不同基體樹(shù)脂溶液，添加0.3%熔點(diǎn)為56 ℃的石蠟，采用BPO/DMT引發(fā)體系，BPO添加量為1.4%，參照規(guī)范進(jìn)行拉伸性能和低溫柔性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可以看出：R5配制的試樣具有較好的拉伸性能和低溫柔韌性；R6與R5相比，具有相同官能度，屬同類型樹(shù)脂，R6黏度較小，分子量較小，交聯(lián)密度較高，柔韌性相對(duì)較低；R7平均每個(gè)分子含有3個(gè)可參與聚合的雙鍵官能團(tuán)，交聯(lián)密度更大，因而柔韌性好于R5、R6。在滿足強(qiáng)度的前提下，選擇柔韌性較好的膠結(jié)料R5-4。

表4 不同交聯(lián)樹(shù)脂MMA膠結(jié)料性能對(duì)比

2 MMA彩色抗滑薄層混合料設(shè)計(jì)

2.1 原材料選擇

2.1.1 填料

填料的加入可起到改善MMA膠結(jié)料的力學(xué)強(qiáng)度，減少固化體積收縮，調(diào)節(jié)稠度等作用，因MMA彩色抗滑薄層膠結(jié)料的特殊性和色彩的特點(diǎn)，要求填料具有以下特性：

(1) 較高的白度和著色力，易于顏料的著色。

(2) 顆粒細(xì)膩且均勻，吸油率較高，利于調(diào)節(jié)膠結(jié)料的稠度。

(3) 純度較高，以免影響膠結(jié)料的聚合固化反應(yīng)。

(4) 填料在膠結(jié)料中沉降速度較小，減少離析。

(5) 便于取材，價(jià)格低廉。

普通混凝土常用填料如礦粉、粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等不能滿足MMA彩色抗滑薄層對(duì)填料性能的要求，考慮幾種工業(yè)常用填料，理化性能指標(biāo)如表5所示。

表5中4種填料都具有較好的著色力。根據(jù)斯托克斯理論，顆粒在溶液中的沉降速度與顆粒的密度成正比，為減少離析，應(yīng)選擇密度較小的填料。輕質(zhì)碳酸鈣有效CaCO3含量可達(dá)98%以上，白度較高，顆粒細(xì)度較高，通過(guò)對(duì)比，選擇目數(shù)為180～240的輕質(zhì)碳酸鈣作為MMA膠結(jié)料的填料。

表5 幾種工業(yè)常用填料理化性能指標(biāo)

2.1.2 顏料

根據(jù)化學(xué)組成，顏料分為有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料兩大類。有機(jī)顏料色澤鮮艷，顏色齊全，密度相對(duì)較小，但熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性較差，色彩持久性較差；無(wú)機(jī)顏料具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性及較好的遮蓋力，且生產(chǎn)工藝比較成熟，大多產(chǎn)品價(jià)格低廉。目前工程行業(yè)所用顏料以無(wú)機(jī)顏料為主，常用的無(wú)機(jī)顏料有鐵藍(lán)、氧化鐵紅、氧化鐵綠、鉻綠、鉻黃等。此次采用氧化鐵紅作為顏料，性能指標(biāo)如表6所示。

表6 氧化鐵紅性能指標(biāo)

2.1.3 細(xì)集料

MMA彩色抗滑薄層混合料要求細(xì)集料應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

(1) 顏色淺，減少對(duì)MMA抗滑薄層色彩的影響；純度高，減少雜質(zhì)對(duì)膠結(jié)料聚合的影響。

(2) 堅(jiān)固性較好，粒徑介于填料和骨料之間，起過(guò)渡和穩(wěn)定骨料的作用，以保證MMA彩色抗滑薄層的強(qiáng)度。

綜合考慮，選擇40～70目天然石英砂，具體性能指標(biāo)見(jiàn)表7。

2.1.4 耐磨骨料

為保證MMA彩色抗滑薄層表觀均勻一致，應(yīng)選擇單一粒徑的骨料；同時(shí)為使其色彩持久，避免使用后期因表面膠結(jié)料磨耗而顯露骨料本身的顏色，影響色彩均勻性，考慮選擇與彩色抗滑薄層設(shè)計(jì)顏色相同或相近的有色骨料。

表7 天然石英砂技術(shù)性能指標(biāo)

彩色集料分為天然彩色集料和人造彩色集料。天然彩色集料質(zhì)地堅(jiān)硬，耐磨性較好，但顏色較暗淡，色彩不均勻，難與MMA彩色抗滑薄層顏色匹配。彩色陶瓷顆粒為人工燒制，顏色可依據(jù)需求調(diào)節(jié)，力學(xué)性能與天然彩色集料相當(dāng)。參考瀝青路面的鋪裝厚度一般為集料最大公稱粒徑的2～3倍，并考慮提高抗滑性能，選擇粒徑為1～2 mm的彩色陶瓷顆粒。

2.2 原材料用量

2.2.1 顏、填料添加比例

從節(jié)約成本的角度考慮，應(yīng)盡可能提高填料的添加比例，但填料用量過(guò)高勢(shì)必影響MMA膠結(jié)料的力學(xué)性能，以下通過(guò)試驗(yàn)確定填料的用量。

取顏、填料和MMA膠結(jié)料的總質(zhì)量為100 g，顏料的用量始終為總質(zhì)量的3%，顏填料用量取20%～70%，步長(zhǎng)為10%，進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試MMA膠結(jié)料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，結(jié)果如表8所示。

表8 不同顏填料用量MMA膠結(jié)料性能對(duì)比

從表8可以看出：

(1) 隨著填料用量增加，MMA膠結(jié)料的拉伸強(qiáng)度緩慢增長(zhǎng)，至60%拉伸強(qiáng)度急劇下降，這是因?yàn)?，在填料比例到達(dá)極限之前，填料完全被膠結(jié)料纏繞和包裹，一定程度上增加了MMA膠結(jié)料的拉伸強(qiáng)度，而當(dāng)填料添加量超過(guò)一定比例，填料與填料之間無(wú)法被膠結(jié)料完全填充而不能形成有效的黏結(jié)，故而拉伸強(qiáng)度急劇下降。

(2) 斷裂伸長(zhǎng)率隨填料用量的增加而下降，下降速率先增大后減小。這是因?yàn)椋S著填料用量的增加，MMA膠結(jié)料中大分子鏈段間的交織密度以及大分子鏈段與CaCO3之間的纏繞密度都會(huì)增加，導(dǎo)致MMA膠結(jié)料柔韌性降低；當(dāng)顏填料用量為50%左右出現(xiàn)飽和，MMA膠結(jié)料呈現(xiàn)出最高的拉伸強(qiáng)度和較低的斷裂伸長(zhǎng)率；顏填料用量達(dá)到70%時(shí)，膠結(jié)料出現(xiàn)完全的脆性。

CJJ/T 218-2014《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》規(guī)定膠結(jié)料應(yīng)滿足拉伸強(qiáng)度≥6 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率≥20%的技術(shù)要求，因而確定顏填料添加比例為50%。對(duì)膠結(jié)料進(jìn)行黏結(jié)性能和剪切性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 顏填料用量50%膠結(jié)料技術(shù)性能指標(biāo)

添加了顏填料的膠結(jié)料黏結(jié)性能和剪切性能均能滿足要求，因而，確定顏填料添加比例為50%合適。

2.2.2 細(xì)集料用量

添加細(xì)集料的主要目的是增加MMA膠結(jié)料的稠度，進(jìn)一步穩(wěn)定骨料，減少混合料的離析，用量太少達(dá)不到預(yù)期目的，添加過(guò)多會(huì)影響混合料的施工和易性。因中國(guó)對(duì)混合料類彩色路面的施工和易性尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，參考《半柔性路面應(yīng)用技術(shù)指南》中對(duì)水泥基砂漿流動(dòng)度的性能指標(biāo)要求確定合適的細(xì)集料添加量。由于細(xì)集料的添加比例無(wú)合適的參考范圍，故采取試配的方式，取細(xì)集料的添加比例為膠結(jié)料砂漿的20%～50%，梯度為5%，試驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。

圖9 流動(dòng)性與石英砂用量的關(guān)系

膠結(jié)料砂漿流動(dòng)性隨石英砂用量的增加呈上升的趨勢(shì)，且上升速率逐漸增長(zhǎng)，為更好地穩(wěn)定骨料，減少離析，同時(shí)保證MMA彩色抗滑薄層鋪裝的厚度，應(yīng)選擇稠度較大的膠結(jié)料砂漿，確定細(xì)集料用量為35%。

2.2.3 骨料用量

研究以MMA彩色抗滑薄層固化后的構(gòu)造深度、BPN擺值、磨耗損失以及美觀性來(lái)控制骨料的用量。以骨料占混合料20%、25%、30%、35%、40%、45%進(jìn)行試驗(yàn)，取混合料總質(zhì)量為1 000 g，攪拌均勻后攤鋪在滾涂有底漆的AC-10車轍板上，待其固化后滾涂面漆，測(cè)試構(gòu)造深度和擺值；制備濕輪磨耗試件進(jìn)行浸水1 h磨耗試驗(yàn)，測(cè)試其抗磨耗性能，參照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》T0752-1計(jì)算得到最大允許磨耗損失為16.62 g。結(jié)果如表10所示。

表10 不同骨料用量混合料性能對(duì)比

從表10可以看出：MMA彩色抗滑薄層的構(gòu)造深度、擺值和磨耗損失隨著骨料用量的增加均呈增大的趨勢(shì)，且都在30%左右增長(zhǎng)情況出現(xiàn)變化。究其原因，骨料用量達(dá)到30%之前，膠結(jié)料對(duì)骨料形成良好的包裹，并隨著骨料用量的增加，性能提高；用量超過(guò)30%以后，骨料開(kāi)始出現(xiàn)富余，在用量為35%時(shí)，抗滑薄層表面局部出現(xiàn)骨料的重疊，膠結(jié)料不能對(duì)重疊的骨料形成良好的包裹，重疊的骨料雖能在抗滑層表面形成一定的構(gòu)造深度，但相對(duì)比較孤立，擺值下降，構(gòu)造深度和磨耗損失增長(zhǎng)速率增大；隨著骨料用量進(jìn)一步增大，擺值和構(gòu)造深度呈現(xiàn)較平穩(wěn)的增長(zhǎng)，而磨耗損失增長(zhǎng)較快。

基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)及以上分析，經(jīng)換算最終確定混合料中各組分的比例為：MMA膠結(jié)料23%、填料21.6%、顏料1.4%、石英砂24%、彩色陶瓷顆粒30%。

3 MMA混合料其他路用性能

參照CJJ/T 218-2014《城市道路彩色瀝青混凝土路面技術(shù)規(guī)程》對(duì)冷涂型單組分彩色涂料的技術(shù)要求，對(duì)MMA彩色抗滑薄層進(jìn)行路用性能測(cè)試。

3.1 低溫抗裂性

將制備好的3塊涂層放置24 h后，置于(-10±2) ℃保持4 h，取出后室溫放置4 h為一個(gè)循環(huán)，3個(gè)循環(huán)后用5倍放大鏡觀察其表面應(yīng)無(wú)裂紋。結(jié)果表明：試件經(jīng)3次循環(huán)，并未發(fā)現(xiàn)有裂紋出現(xiàn)。

3.2 耐堿性

將制備好的3塊涂層放置24 h后，置于pH值為12～13的氫氧化鈉飽和溶液中，室溫下浸泡24 h，取出后清水沖洗干凈，自然狀態(tài)下干燥24 h，目測(cè)其表面應(yīng)無(wú)裂紋、無(wú)骨料顆粒脫落等現(xiàn)象。結(jié)果表明：試件經(jīng)以上處理后，未發(fā)現(xiàn)有裂紋和骨料脫落。

4 結(jié)論

該文基于MMA膠結(jié)料組成及作用機(jī)理對(duì)各組分的選用進(jìn)行了分析。采用控制變量法，對(duì)各組分不同用量下混合料的性能進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，得出如下結(jié)論：

(1) 制備得到了性能最佳MMA膠結(jié)料R5-4，其抗拉強(qiáng)度為14.17 MPa，滿足要求(≥10 MPa)，柔韌性較好(斷裂延伸率258.63%、-15 ℃無(wú)裂紋)，具體組成為：以黏度較大的交聯(lián)樹(shù)脂R5(脂肪族聚氨酯型)與(甲基)丙烯酸酯單體按照1∶1配制成基體樹(shù)脂溶液，添加0.3%熔點(diǎn)為56 ℃的石蠟，采用BPO/DMT引發(fā)體系，BPO添加量為1.4%。

(2) 提出性能較好、性價(jià)比高的混合料組成：MMA膠結(jié)料23%、填料(輕質(zhì)碳酸鈣)21.6%、顏料(氧化鐵紅)1.4%、石英砂24%、彩色陶瓷顆粒30%，并測(cè)試了其路用性能，耐磨耗性、低溫抗裂性及耐堿性均滿足要求。

(3) 對(duì)MMA彩色抗滑薄層混合料進(jìn)行了詳盡的分析、設(shè)計(jì)及試驗(yàn)論證，給出了推廣應(yīng)用性較好的混合料組成，但因彩色路面是在已有路面上加鋪一薄層，故其與已有路面的黏結(jié)以及自身表面的涂敷亦很重要，因而，完整的MMA彩色抗滑薄層應(yīng)與已有路面形成一個(gè)鋪裝體系，還應(yīng)進(jìn)一步研究底涂層和面涂層的機(jī)理再選用。