開級配環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

（江西省交通供應鏈有限公司，江西 南昌 330000）

一、引言

環氧瀝青黏合劑是將環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，憑借其優良的高溫穩定性能和強度特性，自2000年南京長江二橋環氧瀝青混合料路面成功實施以來，已先后在國內多個大跨度鋼橋面鋪裝工程中得到應用，創造了巨大的經濟和社會效益[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，環氧瀝青混合料功能特性的相關研究成果較少。為了研究小粒徑大孔排水型環氧瀝青混合料的功能性能，本文選擇了環氧瀝青和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氧瀝青混合料的功能特性，為鋼橋面環氧瀝青混合料的推廣應用提供一定的技術支持。

二、混合料設計

為了研究開級配環氧瀝青混合料的功能性能，試驗采用環氧瀝青和PG64-16瀝青結合料，集料采用優質耐磨玄武巖集料。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。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和結束時間t2的水頭高度h1和h2。可使用達西定律計算試樣的滲透系數。如式（1）所示。

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

試驗結果如圖1所示。OGFC4.75的透水系數和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量。在相同級配下，PG64-16瀝青結合料的滲透性能略優于環氧瀝青。

圖1 透水性能測試結果

（二）表面特征

1.擺錘摩擦系數試驗

環氧瀝青混合料的摩擦系數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組樣品的測試結果如圖2所示。

圖2 擺錘摩擦系數測試結果

首先，比較黏結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，則表現出相反的規律。

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ASTM E 1050標準，對4種大孔瀝青混合料的吸聲系數進行了測試。聲波吸收系數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，吸聲系數與加利福尼亞州車輛聲強（反映輪胎/路面噪聲的指數）密切相關，測試結果如圖3所示。

圖3 不同等級瀝青混合料的吸聲系數譜

從圖3可以看出，含有PG64瀝青的OGFC4.75混合料的吸聲系數低于其他三種混合料的吸聲系數。除600Hz和700Hz頻率外，使用PG64瀝青的OGFC13混合料的吸聲系數低于環氧瀝青混合料。因此，環氧瀝青結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、結語

通過實驗，得出以下結論：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氧瀝青黏合劑；環氧瀝青結合料配制混合料提供的路面抗滑性能優于PG64瀝青結合料，減少骨料標稱最大粒徑可以提高路面的抗滑性能；吸聲系數測試結果表明，環氧瀝青結合料有利于改善混合料的降噪性能。