新型高摩擦道路表面处治材料研究及应用进展

2022-11-08 03:46关博文薛兴杰丁冬海
中国材料进展 2022年10期
关键词:粘结剂集料试件

关博文,郭 乐,薛兴杰,姜 艺,李 硕,丁冬海

(1. 长安大学 交通铺面材料教育部工程研究中心,陕西 西安 710064) (2. 普渡大学理工学院,美国印第安纳州 西拉法叶 47907) (3. 东南大学材料科学与工程学院,江苏 南京 211189) (4. 印第安纳州交通厅研究与发展部,美国印第安纳州 西拉法叶 47907) (5. 西安建筑科技大学材料学院,陕西 西安 710055)

1 前 言

随着我国经济快速发展,高速公路建设得到了迅猛的发展,2020年全国高速公路里程已达16万千米,位列世界第一。对已建高速公路服役情况调研发现,我国高速公路具有车速高、车流量大的特点,尤其是弯道、长大纵坡等特殊路段的高频服役和车轮荷载(尤其是重载车辆)加速了沥青路面的磨光和磨耗,使路面的抗滑能力迅速衰减,交通安全问题日益突出[1]。在高速公路沥青路面表层材料的选择和设计过程中,需要综合考虑混合料的耐久性和表面耐磨性。提高路面抗滑能力,并在使用年限内维持抗滑性能的耐久性是我国高速公路建设面临的一个紧迫任务。

大量研究表明:高质量集料有助于维持沥青路面表面抗滑性能[2, 3]。国内传统研究成果强调优质玄武岩、花岗岩等传统天然高耐磨集料用于抗滑表层的优势,但经长期磨耗后其抗滑持久性表现不佳[4-6]。国内外众多学者研究发现,传统薄层罩面技术可应用于高等级沥青或水泥混凝土路面的预防性养护,以及对其表面功能进行恢复,综合恢复原路面使用性能,但在提升及维持抗滑性能方面有所局限[7-9]。

针对路面抗滑性不足或衰减过快的问题,高摩擦道路表面处治(high friction surface treatment,HFST)材料应运而生。HFST材料是针对高速公路特殊路段(如隧道出入口、弯道、长大纵坡、桥面铺装等事故高发路段)路面表层使用,适用于新建路面或事故高发路段表面重建,这些特殊路段对抗滑尤其是抗滑持久性的要求远远超过常规的路面,传统薄层罩面技术一般无法达到其要求[10]。HFST材料在美国被定义为一种新兴材料,通过高耐磨集料与树脂或其他粘结剂组合而成(组成结构如图1所示),被认为是能够充分提高抗滑性的一种最佳表面处治材料,能有效减少事故伤亡并降低养护投资成本。为了解决现有高摩擦道路处治技术不足的问题,美国联邦公路局,交通运输安全协会,印第安纳州、伊利诺伊州、弗罗里达州等20个联邦、州的交通厅近年来(2012年至今)分别立项对HFST技术开展了研究并应用,并取得了显著的效果[11]。为了推动HFST技术在我国路面养护中的发展,提高道路安全性,降低养护投资成本,本文系统总结了HFST原材料性能、HFST配合比设计方法及抗滑性能影响因素,并对HFST试验段进行应用效果评价与经济社会效益分析,以期为我国新型沥青路面表层抗滑性能的提升与持久提供参考。

图1 高摩擦道路表面处治(high friction surface treatment,HFST)材料结构示意图:(a)平面图,(b)截面图Fig.1 HFST structure schematic: (a) surface plan, (b) sectional plan

2 HFST集料性能

2.1 集料基本物理、力学性能

HFST材料一般由高耐磨集料和粘结剂组成,集料的物理、力学性能对HFST的抗滑性能有很大影响。常见的HFST集料有煅烧铝矾土、铁燧岩、燧石、花岗岩、玄武岩、白云岩、砂岩、钢渣等,其中最常用的是煅烧铝矾土,它是由铝矾土在1450~1700 ℃高温下经煅烧形成的。目前国内仅对超薄磨耗层作出了相关技术要求,而尚未形成HFST材料的规范,为比较各规范间的差异,本文汇总了国内的《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)、《超薄磨耗层设计与施工技术规范》(DB21/T 1995—2012)、《公路沥青路面超薄磨耗层施工技术规范》(DB33/T 2113—2018)及美国宾夕法尼亚州交通厅(PennDOT)、北卡罗来纳州交通厅(NCDOT)、印第安纳州交通厅(INDOT)的HFST用集料技术要求(如表1所示[4-6, 12-35]),可以看出国外HFST用集料的技术要求普遍比国内超薄磨耗层的要高,尤其是石料磨光值(polishing stone value, PSV)要求更高。

李硕等[12]对比了不同HFST集料的主要性能指标,结果表明,煅烧铝矾土的主要性能指标基本满足各规范要求,且综合物理、力学性能明显优于其他集料。煅烧铝矾土和钢渣的表观相对密度较大,这是因为其分别含有铝、铁等金属元素[12-14]。煅烧铝矾土的吸水率受煅烧过程影响较大,通常在0.81%~1.61%之间,虽然较部分集料高,但仍满足规范要求。从压碎值、洛杉矶磨耗值(Los Angeles abrasion,LAA)及磨光值(PSV)等耐磨性指标综合来看,煅烧铝矾土耐磨耗性能最为优异,砂岩和钢渣次之,白云岩和石灰岩最差。

Yang等[15]基于《高铝矾土熟料》(YB/T 5179—2005)对比了多个品级煅烧铝矾土的物理、力学性能(见表2),结果表明,煅烧铝矾土品级越高,即Al2O3含量越高,密度、硬度越大而吸水率越小,压碎值和LAA越小且PSV越大,综合物理、力学性能越优异;结合表1可知,70#以下的煅烧铝矾土的耐磨耗性能已不如花岗岩和玄武岩,故一般考虑75#以上的煅烧铝矾土用作超薄抗滑表层材料。88#煅烧铝矾土是作为HFST材料的理想耐磨集料。

表1 不同HFST材料用集料的基本物理、力学性能及规范要求[4-6, 12-35]

表2 不同品级煅烧铝矾土的物理和力学性能[15]

2.2 集料主要化学成分与矿物组成

集料耐磨特性对HFST材料抗滑性能有很大的影响,而集料的耐磨特性又与其化学成分及晶体结构息息相关,因此有必要对集料的化学成分及矿物组成进行分析。表3统计了不同HFST用集料的化学组成,煅烧铝矾土中主要的耐磨耗成分是Al2O3[12, 15, 36, 37],而花岗岩、玄武岩和砂岩中主要的耐磨耗成分是SiO2[38-43],石灰岩、白云岩和钢渣中主要的耐磨耗成分是CaO[12, 14, 22, 44-50],因此煅烧铝矾土要比其他集料硬得多。表4汇总了不同HFST用集料的矿物组分与硬度,煅烧铝矾土主要由硬度大的刚玉相和莫来石相组成[15, 37],花岗岩、玄武岩和砂岩的主要晶相有硬度较大的石英和长石[15, 37, 38, 41-43],石灰岩、白云岩和钢渣的硬度较低[15, 22, 44, 48-50]。由于粗集料硬度是决定粗集料耐磨性能的重要因素,且与粗集料LAA和PSV相关性良好[19, 37],因此煅烧铝矾土具有更优良的耐磨损性能。李硕和熊锐等认为这是由于煅烧铝矾土中刚玉相和莫来石相交错形成的微观结构可以起网状骨架作用,能够减小磨耗作用所产生的应力破坏,认为这是煅烧铝矾土具有良好耐磨、抗滑性能的主要原因[12, 37]。

表3 不同HFST用集料的化学组成 [12, 14, 15, 22, 36-50]

表4 不同HFST用集料的岩性和晶相[15, 22, 34, 35, 37, 38, 41-44, 48-50]

2.3 高耐磨集料长期磨光机制

PSV是反映粗集料抵抗轮胎磨光作用的能力的指标,研究集料的长期PSV衰减规律对铺设抗滑性优异的路面时集料的选择及使用寿命的预测具有重要意义。丛林等[6]研究了集料性能与沥青混合料长期抗滑性能之间的关系,结果表明,集料PSV是影响沥青混合料抗滑性能初始值和最终稳定值的主要因素,压碎值是影响沥青混合料抗滑性能衰减速率的主要因素。图2汇总了不同集料的PSV衰减情况,PSV随磨光次数的增加而减小,PSV的变化过程可分为加速衰减阶段、减速衰减阶段和稳定阶段[16, 19, 51, 52]。Liu等[13]认为集料表面微观纹理构造对其耐磨、抗滑性能影响更大。Guan等[16]研究得出,集料的宏观构造在初期磨光过程中起主要作用,而集料的微观纹理构造在后期磨光过程中起主要作用,即宏观构造主要影响集料的初始抗滑性能,而微观纹理构造是集料长期抗滑性能的主要影响因素。

图2 不同集料的磨光值(polishing stone value,PSV)衰减曲线[16, 19, 51, 52]Fig.2 PSV attenuation curves of different aggregates[16, 19, 51, 52]

刘清泉[53]研究认为,石料中矿物分布的均匀性越差,矿物颗粒间或矿物颗粒与基质间的硬度差异越大,就越有利于产生较大的摩擦系数,这与丛林的研究结论一致[19]。Wang等[54]研究认为,磨光过程中集料的微观纹理及抗滑性能变化与磨料、集料初始粗糙度及矿物组成有关,集料中软弱相磨光破坏会对坚硬相产生一定影响,进而引起表面构造变化。Yang等[15]研究了不同等级煅烧铝矾土在延长磨光时间下的PSV变化及其长期磨光机制,研究结果表明,集料长期抗磨光性能与矿物成分的硬度有关,主要矿物的硬度越大,其保持表面构造的能力越好,抗磨光能力越强;矿物成分的硬度差越大,长期耐磨光能力越强。集料中的软弱相在磨光作用下首先被破坏,一部分从集料表面剥落,另一部分成为粉末填充于集料表面孔隙中。随着磨光次数的增加,大量软弱相被破坏并嵌入孔隙中,使坚硬相形成新的表面纹理构造并提供抗滑能力。在不断的磨光作用下,坚硬相也逐渐被破坏,当坚硬相破坏到一定程度时,软弱相露出集料表面又形成新的微观纹理构造,集料磨光过程便是如此反复的破坏-恢复过程(如图3所示)。因此高耐磨集料应具有较高含量的高硬度的矿物成分,同时具有一定的相对的软弱相以保持其长期抗磨光性能。长期磨光作用下煅烧铝矾土的表面形貌变化如图4所示[16],在不断的磨光过程中集料的表面微观纹理不断衰减最终趋于稳定。

图3 集料表面磨光及恢复过程示意图[15]Fig.3 Schematic of destruction and recovery of aggregates surface microtexture[15]

图4 长期磨耗作用下煅烧铝矾土集料表面形貌变化[16]:(a)未磨耗,(b)磨光20×104次,(c)磨光28×104次Fig.4 Micromorphology of calcined bauxite surface under long-term polishing process[16]: (a) before the polishing process, (b) after 20×104 polishing cycles, (c) after 28×104 polishing cycles

3 HFST粘结剂性能

粘结剂对HFST的抗滑性及耐久性能有重要影响,常用的HFST粘结剂有环氧树脂粘结剂、松香酯粘结剂、聚氨酯粘结剂、丙烯酸树脂粘结剂及聚酯树脂粘结剂等。环氧树脂(EP)粘结剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成,具有优异的粘结性能,在HFST中应用最为广泛。由于EP韧性低、耐冲击性差,因此通常对EP进行改性以提高其力学性能[55]。表5统计了EP、聚氨酯改性EP(PU/EP)、纳米SiO2改性EP(nano-SiO2/EP)及氧化石墨烯改性EP(GO/EP)粘结剂的力学性能,可以看出,3种改性EP的力学性能均得到不同程度的提高,其中GO/EP综合力学性能最优。此外,统计发现国内EP的断裂伸长率很难满足要求,因此有必要对EP粘结剂进行改性以满足HFST粘结剂技术要求。

表5 不同类型环氧树脂粘结剂的力学性能[56-70]

4 HFST组成设计

4.1 HFST组成设计关键参数

集料和粘结剂合理的配合比设计是获得抗滑性能优良的HFST的关键,本文主要从HFST集料种类及粒径、集料掺配方式、粘结剂种类及HFST厚度等关键设计参数进行分析。

4.1.1 集料种类

不同集料具有不同的矿物组成,因而具有不同的耐磨耗性能,会对HFST的抗滑性能产生一定影响。动态摩擦系数DFT(40)可反映试件抗滑性能的优劣,通常DFT(40)越大,试件抗滑性能越好;平均断面深度(mean profile depth, MPD)可用来表征试件表面的纹理构造,通常MPD越大,试件表面宏观构造越好。不同集料的HFST在磨光过程中的DFT(40)和MPD变化趋势如图5所示,HFST试件DFT(40)和MPD均随磨光次数的增加而减小,但衰减幅度变小。不同HFST试件在磨光过程中表现出不同的抗滑性能和表面构造变化,采用煅烧铝矾土的HFST试件表面初始及长期抗滑性能都明显优于其他集料,铁燧岩次之,其他集料相近;采用钢渣的HFST试件表面宏观构造最差[71, 72]。Friel和Woodward通过测定多种HFST磨光过程中的摆值(British pendulum number,BPN)和构造深度(texture depth,TD)也得出煅烧铝矾土HFST的抗滑及抗滑耐久性能最优[8, 73]。Zahir评估了采用燧石的HFST试验段的抗滑性能,得出燧石可代替煅烧铝矾土作为HFST的集料使用[74]。因此,当路面对抗滑性能要求较低或者考虑经济成本问题时,可选择适当天然集料作为煅烧铝矾土的替代材料来制备HFST。

如图5c所示,磨光后的DFT(40)与MPD无直接关系,即表明HFST表面抗滑性能与宏观构造没有明显的相关性。这可能是由于采用不同集料的试件表面微观纹理及宏观构造均不同,而MPD仅反映HFST试件表面的宏观构造,因此仅通过MPD不足以说明表面纹理构造对试件抗滑性能的影响规律,这与作者等所得研究结论一致[16]。

图5 HFST试件的动态摩擦系数DFT(40)和平均断面深度(mean profile depth, MPD)在磨光过程中变化[71, 72]:(a) DFT(40),(b) MPD,(c)磨光14 ×104次后的DFT(40)-MPD关系Fig.5 DFT(40) and MPD variations of HFST specimens during polishing process[71, 72] : (a) DFT(40), (b) MPD, (c) correlation of DFT(40) and MPD after 14×104 polishing cycles

4.1.2 集料粒径

良好的宏观构造和微观构造是沥青路面抗滑表层具备良好抗滑性能的基础。微观构造主要影响低速且干燥时的沥青路面抗滑性能,宏观构造主要影响高速或者路面潮湿时的沥青路面抗滑性能。粗集料表面纹理决定微观构造,而集料公称最大粒径决定宏观构造进而影响HFST抗滑性能。集料粒径对HFST抗滑性能的影响如图6所示,当集料粒径从1.18增加至2.36 mm时,DFT(40)和MPD迅速增加[12, 71];当集料粒径大于2.36 mm时,DFT(40)趋于平稳,而MPD增大,分析原因为,集料粒径越大,其TD越大,但这些大粒径的集料必须承担提供轮胎向前所产生的剪力,结果这些大粒径集料很快会被磨光,反映为DFT(40)并未随着MPD的增大而增大。考虑粒径对抗滑性能的影响,建议HFST集料粒径不低于2.36 mm。

4.1.3 集料掺配方式

李菁若等[75]研究得出,互掺集料的抗滑耐磨性能相比弱者达到增强的效果,不同岩性集料互掺技术有待成为抗滑表层选材技术的新方向。解晓光、刘东旭和陈贺等[33-35]基于差异磨耗原理将不同粗细集料按不同掺配方式和比例进行设计,结果发现掺配后的沥青混合料长期抗滑性能明显提高,且两种集料PSV的差异性越大,其掺配后沥青混合料的长期抗滑性能表现得越好。Friel和Woodward[76]测定了采用多种集料掺配方式制备的HFST的BPN和TD,以探究集料掺配对抗滑性能的影响(如图7所示)。结果表明,不同集料掺配方式的HFST试件的BPN、TD变化趋势相近,均随磨光次数的增加而减小,最后逐渐趋于平缓。长期磨光后,掺加100%天然集料的HFST试件的抗滑性能较差,掺加100%煅烧铝矾土或等比例掺配煅烧铝矾土与砂岩、凝灰岩的HFST试件的抗滑性能较优;煅烧铝矾土与其他高耐磨集料掺配制备的HFST试件比100%天然集料制备的HFST试件的TD大[76]。这表明基于差异磨耗原理对煅烧铝矾土与其他高耐磨集料进行掺配以制备HFST有一定的可行性,可降低成本和减少环境污染,使HFST具有更广泛的应用空间。

图6 不同粒径集料的HFST试件的性能测试结果[12, 71]:(a) DFT(40)和MPD,(b) DFT(40)-MPD关系Fig.6 Test results of HFST specimens with different aggregate sizes[12, 71]: (a) DFT(40) and MPD results, (b) correlation of DFT(40) and MPD

图7 不同集料掺配方式的HFST的摆值(British pendulum number,BPN)及构造深度(texture depth,TD)在磨光过程中的衰减情况[76]:(a) BPN变化,(b) 磨光1.5×106次后的BPN,(c) TD变化,(d)磨光150×106次后的TDFig.7 BPN and TD attenuation of HFST with different ways of mixing aggregate during polishing process[76]: (a)variation of BPN, (b) BPN after 150×104 polishing cycles, (c)variation of TD, (d) TD after 150×104 polishing cycles

4.1.4 粘结剂种类

不同的粘结剂具有不同的粘结性能,会对HFST的抗滑性及耐久性能产生重要的影响。Nicholls[77]研究了不同粘结剂对HFST性能的影响,发现使用EP和PU的HFST抗滑性能较优,丙烯酸树脂次之,松香酯最差。Wilson等[78]采用4种粘结剂制备HFST试件并测定其磨光前后的MPD变化(如图8所示),磨光后的MPD由大到小依次为:EP组、丙烯酸树脂组、环氧聚氨基甲酸酯组、甲酚改性EP组,这表明采用EP的HFST表面宏观构造最好,采用甲酚改性EP的HFST试件表面宏观构造最差。此外,采用甲酚改性EP的HFST试件的MPD变化范围很大,说明耐磨性较差,表面集料易脱落,导致表面宏观构造MPD有较大的变化范围。

图8 采用不同粘结剂的HFST磨光后的MPD[78]Fig.8 MPD results of HFST with different binders after polishing process[78]

4.1.5 HFST厚度

为探究HFST厚度(层数)对其抗滑及耐久性能的影响,Li等[79]以煅烧铝矾土和EP粘结剂为原料铺筑单、双层HFST试验段,分别测定其新铺后、开放交通3个月后和9个月后的DFT(20)和MPD,如图9所示。单层HFST和双层HFST的MPD相差不大,双层HFST的两组DFT(20)均比单层HFST要小,且DFT(20)衰减率比单层HFST稍大,这表明HFST层数对其抗滑性能影响较小。

4.2 HFST的材料组成

针对HFST配合比设计方法,美国宾夕法尼亚州交通厅(PennDOT)、北卡罗来纳州交通厅(NODOT)、阿拉斯加州交通厅(AlaskaDOT)、亚拉巴马州交通厅(ALDOT)、南卡罗来纳州交通厅(SCDOT)、田纳西州交通厅(TDOT)等美国州府制定大量规范标准,目前仅给出了HFST集料和粘结剂的适宜用量范围(如表6所示),并未规定一套确切的设计流程。Li[12]等分别提出了粘结剂和集料的建议用量范围,并根据经验从中选取了各自的确定用量1.279 L/m2和0.750 g/cm2进行测试板成型。Zahir[74]针对不同集料种类确定了不同的粘结剂和集料用量,煅烧铝矾土HFST的粘结剂和集料用量分别为1.811 L/m2和0.718 g/cm2,燧石的HFST则分别为1.585 L/m2和0.538 g/cm2。Heitzman等[72]先确定粘结剂用量为1.630 L/m2,再均匀铺撒过量集料至完全覆盖粘结剂,这避免了集料过少的问题,且操作方便。对前人研究成果总结分析,推荐HFST粘结剂用量范围为1.273~1.782 L/m2,集料用量过量至完全覆盖粘结剂即可。实际应用时建议可先初选多组粘结剂用量制作HFST试件并进行抗滑性能测定,从而确定粘结剂的最佳用量。

图9 单双层HFST的MPD及DFT(20)[79]Fig.9 MPD and DFT(20) of single and double layer HFST[79]

表6 HFST集料和粘结剂的用量范围

5 HFST试验段应用效果评价

图10 美国各州的HFST应用情况[80]Fig.10 Application status of HFST in the United States[80]

为了更好地推动HFST的应用与发展,美国多州开展了HFST试验路段抗滑性能研究(如图10所示[80])。Anderson等[81]测定发现HFST路段抗滑性能优异,并通过对Tyregrip©HFST试验段的长期监测发现,HFST能够保持良好的抗滑耐久性能且事故率降低了79%,表明Tyregrip©HFST是针对事故高发路段的一种有效措施。Dave[82]设计了多种高摩擦桥面铺装(high friction overlays, HFO)方式,测得HFO可有效降低事故率达20%。已有研究表明,集料采用煅烧铝矾土的HFST路段的耐磨抗滑性能最好,而粘结剂使用EP或丙烯酸酯粘结剂(MMA)最为常见[83-85]。大量学者[10, 11, 83-90]针对HFST试验段的病害类型、抗滑性能、事故降低率和效益成本率等进行系统研究,得出HFST可显著提高路面抗滑性能,降低事故率达75%以上,效益成本率(B/C)达3.97~27.90,具有良好的经济效益和社会效益。

5.1 服役后HFST的摩擦特性衰减分析

表7汇总了新铺筑后和开放交通一段时间后HFST试验段的DFT(40)及DFT(40)损失,以评价其抗滑及抗滑耐久性[71, 85]。在新铺筑后,HFST1和HFST9的DFT(40)明显大于其他HFST类型,而HFST8次之,即采用煅烧铝矾土和EP粘结剂或MMA粘结剂的HFST初始抗滑性能最优。开放交通6个月后的HFST试验段抗滑性能均有不同程度的下降,HFST1的DFT(40)依旧最大,可见其抗滑耐久性也最好;HFST8次之;HFST9的DFT(40)损失最大,说明其抗滑耐久性较差;而HFST4和HFST1的DFT(40)损失小于10%,说明其抗滑耐久性优异。综上,HFST1的抗滑综合表现优异,即采用煅烧铝矾土和EP粘结剂制备HFST有很好的应用效果;若考虑经济成本问题,可选用铁燧岩作为煅烧铝矾土的替代材料来制备HFST。

表7 常见HFST类型及相应的DFT(40)测试结果[71, 85]

5.2 服役后HFST的MPD衰减分析

表8汇总了HFST试验段新铺筑后和开放交通6个月后的MPD及MPD损失,以评价其表面纹理构造。在新铺筑后,HFST1、HFST2、HFST4和HFST8的MPD较大,说明其表面宏观构造较好;开放交通一段时间后,HFST8的MPD依旧较大,HFST1次之,且两者的MPD损失较小,可见采用铁燧岩或煅烧铝矾土和EP粘结剂的HFST表面宏观构造较为优异[12, 71]。

5.3 不同集料HFST经济效益分析

全寿命周期费用分析(life cycle cost analysis, LCCA)是一种工程经济分析工具,用于比较竞争项目间的相对优点。在道路工程建设项目评价过程中,LCCA是指在全寿命周期内,分析计算路面某路段的初始建设费用和道路使用期间费用并进行经济评价,从而为决策者提供合理的依据。本文通过调查研究大量的国内外路面养护资料[9, 78, 81, 89],采用费用现值(present cost,PC)法比较多种集料用于HFST的性价比(如表9和图11所示),进而对各HFST的经济合理性进行综合评价。

由图11可以看出,采用玄武岩的HFST的PC值最高,采用煅烧铝矾土的HFST的PC值最低,这表明采用煅烧铝矾土制备HFST具有良好的经济效益。因此,煅烧铝矾土HFST具有良好的经济效益和较强的可行性。

表8 常见HFST类型及相应的MPD测试结果[12, 71]

表9 采用不同集料的HFST的费用现值[9, 78, 81, 89]

图11 采用不同集料HFST的费用现值比较Fig.11 PC comparison of HFST with different aggregates

6 结 语

(1)采用煅烧铝矾土制备的高摩擦道路表面处治(high friction surface treatment, HFST)材料具有优异的抗滑及抗滑耐久性,考虑材料来源及成本问题,也可选用铁燧岩、燧石、砂岩为替代材料制备HFST。煅烧铝矾土与其他高耐磨集料掺配制备HFST具有一定的可行性,可降低成本和减少环境污染,使HFST更易在道路工程中推广应用。

(2)采用环氧树脂作为粘结材料制备的HFST具有优异的长期抗滑性能,然而目前国内环氧树脂的关键指标—断裂伸长率,很难满足HFST的要求,有必要对环氧树脂粘结剂进一步改性研究。

(3)HFST粘结剂推荐用量范围为1.273~1.782 L/m2,集料推荐用量为集料完全覆盖粘结剂的用量。实际应用时建议可先初选多组粘结剂用量制作HFST试件并进行抗滑性能测定,从而确定粘结剂的最佳用量。

(4)HFST的抗滑性能优异,可大幅度降低交通事故率,提高道路行驶安全性;采用煅烧铝矾土的HFST的费用现值最低,具有良好的经济及社会效益。建议结合我国交通基础设施建设具体情况,进一步开展针对各地区不同地质条件与气候特点的适用性试验。

猜你喜欢
粘结剂集料试件
砖混固废再生集料在城镇道路路基及基层中的应用
高性能轻集料混凝土运用分析
氰基丙烯酸酯类粘结剂在牙周病前牙松动中的使用
氰基丙烯酸酯类粘结剂在牙周病前牙松动中的使用
基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究
掺铁尾矿砂细集料的水泥混凝土性能分析
阔叶桉小试件木材干燥过程水分及干缩变化规律
尺寸效应对生土立方体试件抗压强度的影响
自动铺丝末端缺陷角度对层合板拉伸性能的影响
铁矿球团复合粘结剂技术经济评价