開級配環(huán)氧瀝青混合料性能試驗

段志勇 黃自文 吳燾 張振濤 張鶴 甘璐

（江西省交通供應(yīng)鏈有限公司，江西 南昌 330000）

一、引言

環(huán)氧瀝青黏合劑是將環(huán)氧樹脂和石油瀝青與固化劑在一定溫度和配比下混合而成的熱固性瀝青黏合劑，憑借其優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性能和強度特性，自2000年南京長江二橋環(huán)氧瀝青混合料路面成功實施以來，已先后在國內(nèi)多個大跨度鋼橋面鋪裝工程中得到應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟和社會效益[1-3]。瀝青混合料的功能特性主要包括抗滑性、平整度、透水性、吸收噪聲和反射特性[4]。與其他路用性能相比，環(huán)氧瀝青混合料功能特性的相關(guān)研究成果較少。為了研究小粒徑大孔排水型環(huán)氧瀝青混合料的功能性能，本文選擇了環(huán)氧瀝青和PG64-16瀝青組成混合料。通過一系列對比試驗，重點研究了開級配環(huán)氧瀝青混合料的功能特性，為鋼橋面環(huán)氧瀝青混合料的推廣應(yīng)用提供一定的技術(shù)支持。

二、混合料設(shè)計

為了研究開級配環(huán)氧瀝青混合料的功能性能，試驗采用環(huán)氧瀝青和PG64-16瀝青結(jié)合料，集料采用優(yōu)質(zhì)耐磨玄武巖集料。為了進行性能比較，試驗研究使用了標稱最大直徑為4.75mm和13.2mm的兩種OGFC開放式分級試樣，具體分級如表1所示。根據(jù)滲漏試驗，確定了由兩種瀝青黏合劑和兩種級配類型組成的4種瀝青混合料的最佳油石比，如表2所示。

表1 兩種混合料的配合比

表2 四種瀝青混合料的最佳油石比

三、測試結(jié)果和分析

（一）透水性能

使用滲透儀對混合物試樣進行滲透試驗，試驗嚴格按照ASTM PS 129進行。試驗采用直徑為100mm、高度為80mm的圓柱形試樣，試樣采用旋轉(zhuǎn)壓實法成型。試驗前，將試樣置于離表面25mm的水中，在70kPa的壓力下抽真空5min，使試樣處于飽和狀態(tài)。然后，將試樣放置在柔性壁滲透儀中進行測試，并分別記錄測試開始時間t1和結(jié)束時間t2的水頭高度h1和h2?？墒褂眠_西定律計算試樣的滲透系數(shù)。如式（1）所示。

其中，k是滲透系數(shù)（cm/s），a是液壓提升管的內(nèi)部截面積（cm2），l是試樣的厚度（cm），a是試樣的面積（cm2），Δt是時間差（t2-t1）。

試驗結(jié)果如圖1所示。OGFC4.75的透水系數(shù)和OGFC13 均高于0.16cm/s，表明所有開級配瀝青混合料均具有良好的透水性能。對于相同的瀝青結(jié)合料類型，OGFC13級配的滲透性能略好于OGFC4.75，這可能是因為較大的骨料粒徑會增加混合物中連通孔隙的數(shù)量。在相同級配下，PG64-16瀝青結(jié)合料的滲透性能略優(yōu)于環(huán)氧瀝青。

圖1 透水性能測試結(jié)果

（二）表面特征

1.擺錘摩擦系數(shù)試驗

環(huán)氧瀝青混合料的摩擦系數(shù)使用英國擺式摩擦試驗機進行測試。試驗按照ASTM E 303-93的程序進行，試樣為502mm×167mm×76mm鋼板試樣，由鋼輥磨機成形。4組樣品的測試結(jié)果如圖2所示。

圖2 擺錘摩擦系數(shù)測試結(jié)果

首先，比較黏結(jié)劑對抗滑性能的影響。如圖2所示，大粒徑的OGFC13級配表明，與PG64-16瀝青黏合劑相比，環(huán)氧瀝青黏合劑具有更好的抗摩擦性能，但對于小粒徑的OGFC4.75級配，則表現(xiàn)出相反的規(guī)律。

其后，分析級配對抗磨性能的影響。小粒徑OGFC4.75級配混合料的整體抗摩擦性能優(yōu)于大粒徑OGFC13級配混合料，表明最大公稱粒徑的減小將提高路面的抗滑性能，但增幅不大。

2.吸聲系數(shù)測試

大孔瀝青混合料不僅具有良好的排水性能，而且具有良好的吸聲性能。本文根據(jù)ASTM E 1050標準，對4種大孔瀝青混合料的吸聲系數(shù)進行了測試。聲波吸收系數(shù)是指當聲波進入材料表面時，被吸收或未被反射的聲能的比例。早期研究表明，吸聲系數(shù)與加利福尼亞州車輛聲強（反映輪胎/路面噪聲的指數(shù)）密切相關(guān)，測試結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同等級瀝青混合料的吸聲系數(shù)譜

從圖3可以看出，含有PG64瀝青的OGFC4.75混合料的吸聲系數(shù)低于其他三種混合料的吸聲系數(shù)。除600Hz和700Hz頻率外，使用PG64瀝青的OGFC13混合料的吸聲系數(shù)低于環(huán)氧瀝青混合料。因此，環(huán)氧瀝青結(jié)合料有利于改善混合料的降噪性能。同時，由于該特性，較大的標稱最大尺寸可以獲得更好的降噪效果。

四、結(jié)語

通過實驗，得出以下結(jié)論：大粒徑OGFC級配混合料具有更好的透水性，PG64混合料的透水性略好于環(huán)氧瀝青黏合劑；環(huán)氧瀝青結(jié)合料配制混合料提供的路面抗滑性能優(yōu)于PG64瀝青結(jié)合料，減少骨料標稱最大粒徑可以提高路面的抗滑性能；吸聲系數(shù)測試結(jié)果表明，環(huán)氧瀝青結(jié)合料有利于改善混合料的降噪性能。