瀝青路面疏水涂層的制備與評價

綦舉勝，王志強

（中交第一公路工程局有限公司，北京100024）

1 引言

在道路瀝青路面的使用過程中，導致路面出現損壞問題的重要因素是水損害。在我國南方地區，由于相對多雨，瀝青路面損害出現得也比較頻繁。水損害問題的產生主要包括2種原因：材料原因和外界環境原因。要有效改善這一道路損害現象，要做好瀝青路面水穩定性設計工作，提升道路表面的疏水涂層的應用價值。基于此，針對瀝青路面表面用疏水涂層制備與評價這一課題進行深入研究具有重要的現實意義。

2 原材料

2.1 儀器設備

在研究過程中，選擇了KH550（硅烷偶聯劑），有機硅樹脂、甲基硅酸鈉，無水乙醇以及稀釋瀝青，同時，使用了司班（失水山梨醇油酸酯）80、司班60與氫氧化鈉。100mL燒杯、玻璃棒、恒溫磁力攪拌器，并使用了精密電子秤，該電子秤的稱量范圍在 0.2～2000g。

2.2 疏水涂層的制備

制備疏水涂層時，制作出了2種涂層，2種涂層具有不同的使用范圍，一種應用于新建瀝青路面表面的防水改善工作中；另一種應用于強化瀝青路面表面的防水過程中，使用了2種命名方法，分別是HB與HBA。將10份甲基硅酸加入90份有機硅樹脂中進行攪拌，得到溶液A。進行溶液B的制備時，按照表1中的比例進行制備。最后，將A適量融入B中，并進行2h的攪拌，制得HB。進行A溶液、B溶液的融合時，按照10∶90、0∶80、30∶70 的比例合成了 HB1、HB2，HB3。

表1 溶液B、C各成分的含量

其次是HBA疏水涂層的制備，操作步驟與HB疏水涂層相同，進行溶液C的制備時，按照表1中的比例進行制備。最后將A適量融入C中，并進行2h的攪拌，制得HBA，在準備過程中，將A與C混合制備成為HBA1、HBA2、HBA3，比例分別為 20∶80、30∶70、40∶60。

3 實驗方法

3.1 接觸角實驗

進行實驗時發現，使用數字圖像方法測量不同的涂層時，需要測量與水之間的接觸角，應先將車撤板制備成型，然后在其上涂抹比例配置不同的疏水涂層2次，用量均為0.3kg/m2，風干后將2mL水滴于其上。然后使用數碼相機微距模式水平拍攝車撤板照片，后期將圖片進行處理，標示出表面界面線，保證水滴與車撤板、空氣之間形成切線，最終測量出接觸角[1]。

3.2 水穩定實驗

進行水穩定實驗時，首先要做的是凍融劈裂實驗，通過雙擊50次使標準馬歇爾試件成型，使其作用于實驗中。實驗前，需要進行瀝青混合料劈裂實驗，依據為JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》，具體的計算凍融劈裂比公式為：

式中，TSR為凍融劈裂強度比，%；Rr1為未進行凍融循環試件劈裂抗拉強度，MPa；Rr2為經過凍融循環試件劈裂抗拉強度，MPa。

進行水穩定實驗時，殘留穩定度的實驗也是重要實驗內容。實驗時，同樣需要按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》開展馬歇爾穩定度實驗，具體的實驗公式為：

式中，MS0為試件的浸水殘留穩定度；MS1為試件在60°C水中停留30～40min后的穩定度；MS為在60°C水中停留48h后的穩定度。

4 實驗結果

4.1 接觸角與測量

涂覆疏水涂層后，試樣表面與水接觸角顯著增大，均超過90°，具有一定的疏水效果。同時，隨著溶液A含量的增加，2種疏水涂層接觸角呈現增大趨勢，此外，HB接觸角顯著超出HBA。在HBA中，A溶液量較多，加之C中含有一定量的稀釋瀝青，分散的瀝青微滴對樹脂膜層的連續性形成了一定的影響，致使接觸角開始減小。

4.2 疏水涂層對瀝青路面混合料水穩定性產生的影響

進行殘留穩定度實驗時，當涂覆的疏水層試件殘留的穩定度出現增大后，均高于基準試樣，同一期間，A溶液的含量開始加大，2種涂液的殘留度均開始增高。與此同時，HB小于HBA的殘留穩定度，該結果的形成主要是由于后者含有一定的瀝青，熱穩定度也隨之增大，最終將瀝青混合料的穩定性進行了大幅度提升。

進行凍融劈裂的結果分析時發現，當涂覆疏水層后，試件的凍融劈裂比出現增長，已經超出基準試件。另一方面，隨著A溶液的增加，2種不同涂層的凍融劈裂比都出現了增大效果，此時的HB小于HBA的凍融劈裂比。

4.3 疏水涂層對瀝青路面抗滑性能的影響

在進行疏水涂層對瀝青路面抗滑性能的影響效果分析時，構造深度深受影響，采用不同配比的疏水涂層在瀝青混合料車撤試板表面進行涂抹后，得出了構造深度測試結果，具體內容如圖1所示。

圖1 車撤試板涂覆不同疏水涂層前后的構造深度示意圖

通過對圖1進行分析可知，HB比原有的試板的表面構造深度低，A溶液的含量增加后構造深度再次加快衰減率，最高時已經為17.6%，涂覆了HBA的車撤試板低于原有試板，此種影響結果的出現主要是由于其中含有一定的瀝青，使有機硅的分散性得到提升。同時也為涂層材料與瀝青混凝土材料的黏結性提升和構造深度影響減小起到了很好的促進作用。

5 結語

綜上所述，在進行瀝青路面表面與水接觸角的研究時發現，2種疏水材料的使用都出現增大的趨勢，含有稀釋瀝青成分的疏水涂層材料比普通材料的與水接觸角低。與此同時，殘留穩定度以及凍融劈裂實驗結果均表明，涂覆疏水涂層后，水穩定性得到了一定的改善，疏水成分添加量越高，改善效果越明顯。由此可見，疏水涂層的使用，顯著提高了疏水性，同時促使瀝青路面表面的抗滑性得到了有效的優化，最終為瀝青路面表面施工質量提升起到了一定的促進作用。