抗剥落剂对高速路面微表处性能影响

魏永东 李小荣 周吉玉 刘万琴 武奎

（1.甘肃省武威公路事业发展中心，甘肃 武威 733000；2.河南好友公路工程有限公司，河南 新乡 453000）

一、引言

沥青路面的损坏很多是因涉水，要想提高路面的抗水损能力，就需要提高沥青与集料的黏附性[1]。为了提高路面的抗水损能力，在路面的养护中，引入了微表处、同步碎石封层、开普封层等很多工艺，其中微表处是比较成熟且常用的养护工艺。因环保要求，很多中小采石场关闭，可选石料越来越少，以及一些养护企业不丰富的微表处施工经验，导致微表处施工后，出现脱落现象。本文提出了微表处施工时在乳化沥青中掺入抗剥落剂，以提高微表处混合料的抗剥落能力。

抗剥落剂是通过降低沥青与石料的界面张力增进两者的黏附能力。在热沥青混合料中，早已引入了抗剥落剂，并取得了较好效果，很多研究都发现抗剥落剂能提高热沥青混合料的抗水损能力[2,3]，但在微表处施工中，引入抗剥落剂的研究较少。抗剥落剂种类较多，有金属皂、胺类和非胺类抗剥落剂。金属皂的特点是成本低、使用方便，但与沥青密度相差过大，易产生离析而影响使用效果，目前使用较少。胺类物质受热易分解，稳定性相对差，其抗剥落剂的耐热性与长期性能受到质疑，非胺类抗剥落剂的耐热性与长期性能优于胺类[4]。

本文选取一种非胺类有机化合物的抗剥落剂，因抗剥落剂不溶于乳化沥青，先将抗剥落剂融入到基质沥青中，混合均匀后，再生产乳化沥青。从沥青抗剥落剂的掺量出发，分析不同抗剥落剂掺量对乳化沥青性能，以及对微表处混合料抗水损性能的影响，得出最佳抗剥落剂掺量，并在G6京藏高速上做了试验段施工，观察实际路用效果。

二、原材料

试验选用SK90#基质沥青，抗剥落剂由上海某公司生产的有机高分子非胺类抗剥落剂，检测结果如表1所示。石料选用甘肃白银的玄武岩，按《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》和《公路工程集料试验规程》开展检测，检测结果如表2、表3所示。

表1 抗剥落剂性能

表2 SK90#沥青性能检测

表3 玄武岩石料的技术要求及试验结果

三、改性乳化沥青性能

查相关文献可知，抗剥落剂加入量一般在沥青的0.1%～0.8%之间[2,3]，实验选取0%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%掺入到基质沥青中，选取河南某公司常用的微表处乳化剂生产乳化沥青，并外掺4%的SBR胶乳，混合均匀后制得改性乳化沥青，检测指标如表4所示。

表4 乳化沥青检测指标

从表4和图1、图2中可得，抗剥落剂的掺入会降低乳化沥青的软化点，增加乳化沥青的延度，并且随着抗剥落剂掺量增加，软化点逐渐降低，延度逐渐升高，但对乳化沥青的其他性能影响较小。软化点的高低主要影响路面的高温性能，延度的高低主要影响路面的低温性能，一般在高速路面上的微表处施工，乳化沥青的软化点不易低于60℃，延度不易小于40c，抗剥落剂掺量不易大于6%。

图1 抗剥落剂对软化点影响

图2 抗剥落剂对延度影响

四、玄武岩石料

对于微表处室内试验中，为了确保试验数据的准确性，将集料分档筛分，每一档集料单独存放，并称取Ⅲ型微表处中值级配开展相关试验。Ⅲ型微表处中值级配，如表5所示。

表5 Ⅲ型微表处中值级配的通过率

五、混合料试验

在微表处混合料试验中，选用油石比6.2%，用中值级配石料，选自来水作为拌和用水，选祁连山42.5普通硅酸盐水泥作为添加剂，根据徐晓洛《水泥掺量对微表处混合料性能的影响研究》一文可得，最佳水泥掺量为2%，本文水泥掺入量均选为2%。通过拌和稠度试验，确定最佳外加水量为6%。

（一）油石比设计

室内温度控制在25℃，玄武岩石料选用Ⅲ型微表处级配中值，油石比在5.2%～6.7%之间、外加水量6%、水泥2%的情况下，对比不同抗剥落剂掺量下，不同油石比下的湿轮磨耗和负荷轮粘砂数值，结果如表6所示。

表6 不同抗剥落剂掺量下，负荷轮粘砂和1h的湿轮磨耗数据

从表6可得，抗剥落剂掺入量的多少对负荷轮粘砂和1h的湿轮磨耗影响较小，抗剥落剂主要影响的是沥青与石料的黏附性，负荷轮粘砂和1h的湿轮磨耗主要评价微表处混合料的最大和最小油石比，抗剥落剂的加入虽能增加沥青与集料的黏附性，但却不能降低混合料的油石比。综合表6的实验数据得出油石比如图3所示。

图3 加入抗剥落剂时，油石比取值范围

（二）乳化沥青与集料的黏附性

选取同种材质的大粒径玄武岩石料过筛，取19mm～31.5mm之间的石料洗净、烘干，用细线系好，每3个为一组，按《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》T0654乳化沥青与矿料的黏附性的试验方法开展试验，结果如表7所示。

表7 黏附性试验

因改性乳化沥青的离子电荷是阳离子，偏酸性，玄武岩为弱碱性，接触后易发生物理化学反应而结合牢固，黏附性试验，集料表面沥青的黏附面积也全部大于2/3。加入抗剥落剂后，乳化沥青与集料的黏附性更好，随着掺入量增加，集料黏附面积增加，当掺入量大于0.4%后，集料黏附面积已几乎覆盖。试验结果如表7所示。

（三）抗水损试验

对微表处的室内湿轮磨耗试验中，1d湿轮磨耗是评价混合料的耐磨耗能力，而6d湿轮磨耗是模拟实际路面在雨水中的表面磨耗情况，能直接反映混合料的抗水损能力。为评价抗剥落剂加入后，对混合料耐水损能力分析，在5.7%～6.5%之间，选着三组油石比5.7%、6.0%、6.3%做不同抗剥落剂掺量的6d湿轮磨耗试验。结果如表8和图4所示。

由表8和图4可得，在不同油石比情况下，6d的湿轮磨耗都是随着抗剥落剂量的增加而减小，当掺量超过0.4%时，湿轮磨耗值逐渐趋于平缓。从微观上分析，抗剥落剂的微观分子结构中含有多个活性因子，融入沥青后，能改善沥青的特性，提高沥青与石料之间的物理和化学吸附力，从而提高沥青与集料的黏附性，使微表处混合料具有良好的抗水损能力。

表8 抗剥落剂不同掺量的抗水损情况

图4 不同抗剥落剂掺量下混合料6d的湿轮磨耗

综合考虑抗剥落剂对沥青的软化点、集料的黏附性、混合料抗水损能力的影响，得出最佳抗剥落剂掺量为基质沥青的0.4%。

六、工程应用

选取G6京藏高速（兰州至海石湾段）作为试验段。施工前原路面存在轻微裂缝和车辙现象，影响抗滑效果、美观等路用性能。首先检测路面状况指标，得出路面的PQI、PCI、PSSI均在90分以上，为防止路面病害进一步扩展，防止雨水对路面裂缝的渗透侵害，延长路面使用寿命。在此试验确定的配合比基础上，掺入0.4%的抗剥落剂。

微表处施工后，经过两个月的通车使用，路面外观效果良好，没有出现松散脱落现象，路面抗水损效果较好。路面的检测数据如表9所示。

从表9可知，抗剥落剂加入到微表处工艺中，能较好地应用到G6京藏高速上，路面整体外观和使用效果都有较大改善，路面渗水程度明显减弱，路面抗水损能力得到明显提升，延长了路面的使用寿命。

七、结语

通过试验可知，随着抗剥落剂加入量的增加，乳化沥青的软化点降低，延度升高；抗剥落剂也能提高改性乳化沥青与玄武岩的黏附性；使用到微表处工艺中时，对微表处油石比设计范围无影响，虽然不能降低微表处混合料的油石比，但能增加微表处混合料的抗水损能力，且随着抗剥落剂掺量的增加，与玄武岩石料的黏附性增加，微表处混合料抗水损能力提高；结合抗剥落剂对乳化沥青软化点和微表处混合料抗水损能力的综合效果，对于高速微表处施工，最佳抗剥落剂的掺入量为基质沥青的0.4%。将抗剥落剂加入到高速微表处养护工艺中，提高了微表处混合料的抗水损能力，降低了微表处施工后混合料的脱落率，为微表处养护施工企业提供了施工经验基础。