SAC-10環氧瀝青薄層罩面路用性能研究

摘 要：薄層罩面是瀝青路面預防性養護的關鍵舉措。文章對SAC-10環氧瀝青薄層罩面材料進行高溫車轍、水穩定性、低溫抗裂、抗滑、疲勞壽命等試驗，并與SBS改性瀝青薄層罩面進行對比分析。結果表明，兩種薄層罩面材料的水穩定性和抗滑性能較為接近，環氧瀝青薄層罩面的高溫穩定性、低溫抗裂性和疲勞性能均優于SBS改性瀝青薄層罩面，其中動穩定度和破壞應變分別提升34.69%和13.04%，疲勞壽命是SBS改性瀝青薄層罩面的2.4倍。

關鍵詞：薄層罩面；環氧瀝青；路用性能；疲勞壽命

中圖分類號：U416.217A280963

0"引言

在長期的服役過程中高等級瀝青路面會產生路面病害增加、結構承載力降低等問題，其中病害表現突出的主要有裂縫擴展、路面坑槽、車轍等，直接影響瀝青路面的長期使用性能和壽命周期［1-2］。隨著預防性養護技術的發展，瀝青薄層罩面得到不同程度的應用推廣。該技術是在原舊路面的基礎上攤鋪一層1.5～4 cm左右的瀝青混合料，可以有效地延緩病害發展，增加道路使用壽命［3-4］。瀝青薄層罩面技術應用較多的主要有SMA薄層罩面、霧封層、多碎石瀝青混合料SAC、超薄磨耗層等［5-7］。相關研究表明SAC薄層罩面具有抗滑性能和高溫性能好的優勢，被廣泛應用在高等級公路養護工程中。SAC薄層罩面常通過SBS改性瀝青或橡膠復合改性瀝青作為膠結料，使其粘結性能和穩定性能滿足施工要求［8］。環氧瀝青具有較好的剪切性能和拉拔性能，在材料層間結構中發揮著較好的粘結聚合作用，將其應用在薄層罩面材料中可以提升瀝青耐久性［9］。本文以環氧瀝青作為膠結料對SAC-10薄層罩面瀝青混合料的路用性能進行研究，為高等級公路薄層罩面工程提供技術支撐。

1"原材料與實驗方案

1.1"瀝青

本研究采用的瀝青主要有環氧瀝青和SBS改性瀝青兩種，其中，SBS改性瀝青為對照組實驗。兩種瀝青的技術性能如表1所示。

1.2"集料

研究采用的粗集料為玄武巖，細集料為石灰巖，填料為礦粉，相關技術性能如表2～4所示。

1.3"配合比設計

研究采用SAC-10作為混合料級配，其級配曲線如圖1所示。其中，混合料的最佳油石比為5.3%，對應馬歇爾試件的空隙率為4.2%。

1.4"試驗方案

本研究測試SAC-10環氧瀝青薄層罩面瀝青混合料的技術性能，并與SBS改性瀝青薄層罩面進行對比分析，主要包括高溫穩定性、水穩定性、抗滑性能、低溫抗裂性和疲勞性能，相關試驗方案如表5所示。

2"試驗結果分析

2.1"高溫穩定性

高溫穩定性是表征瀝青混合料在高溫環境下受外部荷載作用產生形變的能力，試驗結果如表6所示。

由表6可知，環氧瀝青薄層罩面瀝青混合料的車轍深度小于SBS改性瀝青混合料，動穩定度相較于后者提升了約34.69%。其主要原因是環氧瀝青的黏度比SBS改性瀝青高，在瀝青拌和過程中，環氧瀝青更能發揮膠結料的作用，將粗、細集料有效裹附，實現混合料性能的整體穩定。與技術規范要求的動穩定度＞2 400次/mm相比，兩種薄層罩面瀝青混合料均達到了要求。

2.2"水穩定性

水穩定性是指瀝青路面材料在雨水長期浸潤下產生性能衰減的能力，試驗結果如表7所示。

如表7所示，兩種瀝青混合料的浸水殘留穩定度和凍融劈裂強度比的試驗結果較為接近，且均滿足規范技術要求，其中環氧瀝青混合料的殘留穩定度大于SBS改性瀝青，而凍融強度比小于后者。瀝青膠結料在雨水浸潤下會使其與集料產生剝離，剝落程度與瀝青的粘結程度有關，瀝青的粘結性能越強，在水損傷情況下骨料剝離的概率越小；但在低溫環境下，黏度較高的瀝青感溫性能降低，混合料易脆裂，進而導致劈裂強度比降低。

2.3"抗滑性能

薄層罩面瀝青混合料需具備較好的抗滑性能，與混合料表層的構造深度有關。研究采用擺式摩擦試驗進行性能評估，試驗結果如表8所示。

如表8所示，兩種瀝青混合料的常溫和25 ℃下的擺值結果較為接近，且均滿足規范要求的≥45。路面抗滑性能與構造深度直接關聯，而混合料中的集料更是作為承受外部荷載的關鍵作用對象，因此相較于骨料級配組成而言，瀝青類型對薄層罩面的抗滑性能影響較小。

2.4"低溫抗裂性

路面磨耗層作為路表最上層結構，在低溫環境下直接受到低溫冷凍影響，因此，路面材料需具備較好的抗裂性能。試驗結果如表9所示。

如表9所示，環氧瀝青薄層罩面混合料的破壞應變為3 536 με，相較于SBS改性瀝青提升了約13.04%，兩種瀝青混合料的破壞應變均滿足規范要求。環氧瀝青是主要由環氧樹脂、固化劑和瀝青調配得到的改性瀝青，其中的樹脂和固化劑是高分子材料，具有較好的彈性組分，在混合料的拌和過程中能與集料產生較好的粘結作用，在低溫環境下抗變形能力和耐久性較強。因此，將環氧瀝青用于薄層罩面中可以提升路面材料的低溫抗裂性能。

2.5"抗疲勞性能

疲勞壽命是反映瀝青路面材料的耐久性指標。本研究采用間接拉伸疲勞試驗來評估兩種薄層罩面瀝青混合料的抗疲勞性能，試驗結果如表10和下頁圖2所示。

由表10和圖2可知，環氧瀝青薄層罩面混合料的疲勞壽命要優于SBS改性瀝青。隨著應力比的增加，混合料的疲勞壽命逐漸降低，在應力比為0.4時，環氧瀝青薄層罩面的疲勞壽命達到86 225次，是SBS改性瀝青薄層罩面疲勞壽命的2.4倍，提升效果顯著。

3"結語

本文對SAC-10環氧瀝青薄層路面材料進行性能研究，并與SBS改性瀝青薄層罩面材料進行性能對比分析，得到以下結論：

（1）兩種薄層罩面材料的水穩定性和抗滑性能較為接近，均滿足規范要求。相較于瀝青類型的選擇，集料骨架組成對罩面抗滑性能的影響更大。

（2）環氧瀝青薄層罩面材料的高溫穩定性能優于SBS改性瀝青，較后者提升34.69%。環氧瀝青的低溫抗裂性能優于SBS改性瀝青，較后者提升約13.04%。

（3）在抗疲勞性能方面，環氧瀝青對SAC-10薄層罩面材料的影響更大，其疲勞壽命是SBS改性瀝青薄層罩面材料的2.4倍左右。

參考文獻：

［1］張四恒，黃運軍，邵景干，等.礦料級配與瀝青對薄層罩面路用性能的影響［J］.長沙理工大學學報（自然科學版），2022，19（3）：59-68.

［2］顏國珍，鄧家喜.環氧乳化瀝青薄層罩面混合料設計及路用性能研究［J］.西部交通科技，2022（8）：1-4.

［3］蘇"凱.鋼渣薄層罩面瀝青混合料試驗研究與工程應用［J］.城市道橋與防洪，2022（5）：214-216，25.

［4］郭玉龍，同"浩.基于剛性路面的瀝青薄層罩面性能研究［J］.西部交通科技，2021（12）：25-28.

［5］施向東，陳先華，高"見，等.薄層罩面級配特征與適用性分析［J］.中外公路，2021，41（2）：61-66.

［6］馬健萍.加鋪薄層罩面的瀝青路面結構層溫度變化規律研究［J］.公路，2020，65（11）：83-87.

［7］曹東偉，吳鍵華，李明亮.不同結構形式的薄層罩面就地熱再生路面性能對比分析［J］.公路，2020，65（8）：360-365.

［8］詹"賀，陳"軍，鄒曉勇，等.適用于水泥混凝土橋加鋪薄層罩面的粘層材料優選［J］.新型建筑材料，2020，47（6）：38-42.

［9］朱浩然，劉林林，劉愛華，等.高性能超薄層罩面TOL-10瀝青混合料設計與工程應用［J］.西部交通科技，2020（2）：64-67.20240408