瀝青路面疏水涂層的制備與評(píng)價(jià)

綦舉勝，王志強(qiáng)

（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(guò)程中，導(dǎo)致路面出現(xiàn)損壞問(wèn)題的重要因素是水損害。在我國(guó)南方地區(qū)，由于相對(duì)多雨，瀝青路面損害出現(xiàn)得也比較頻繁。水損害問(wèn)題的產(chǎn)生主要包括2種原因：材料原因和外界環(huán)境原因。要有效改善這一道路損害現(xiàn)象，要做好瀝青路面水穩(wěn)定性設(shè)計(jì)工作，提升道路表面的疏水涂層的應(yīng)用價(jià)值。基于此，針對(duì)瀝青路面表面用疏水涂層制備與評(píng)價(jià)這一課題進(jìn)行深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 原材料

2.1 儀器設(shè)備

在研究過(guò)程中，選擇了KH550（硅烷偶聯(lián)劑），有機(jī)硅樹脂、甲基硅酸鈉，無(wú)水乙醇以及稀釋瀝青，同時(shí)，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(shí)，制作出了2種涂層，2種涂層具有不同的使用范圍，一種應(yīng)用于新建瀝青路面表面的防水改善工作中；另一種應(yīng)用于強(qiáng)化瀝青路面表面的防水過(guò)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(jī)硅樹脂中進(jìn)行攪拌，得到溶液A。進(jìn)行溶液B的制備時(shí)，按照表1中的比例進(jìn)行制備。最后，將A適量融入B中，并進(jìn)行2h的攪拌，制得HB。進(jìn)行A溶液、B溶液的融合時(shí)，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(jìn)行溶液C的制備時(shí)，按照表1中的比例進(jìn)行制備。最后將A適量融入C中，并進(jìn)行2h的攪拌，制得HBA，在準(zhǔn)備過(guò)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(shí)驗(yàn)方法

3.1 接觸角實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用數(shù)字圖像方法測(cè)量不同的涂層時(shí)，需要測(cè)量與水之間的接觸角，應(yīng)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(fēng)干后將2mL水滴于其上。然后使用數(shù)碼相機(jī)微距模式水平拍攝車撤板照片，后期將圖片進(jìn)行處理，標(biāo)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(cè)量出接觸角[1]。

3.2 水穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)

進(jìn)行水穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先要做的是凍融劈裂實(shí)驗(yàn)，通過(guò)雙擊50次使標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件成型，使其作用于實(shí)驗(yàn)中。實(shí)驗(yàn)前，需要進(jìn)行瀝青混合料劈裂實(shí)驗(yàn)，依據(jù)為JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》，具體的計(jì)算凍融劈裂比公式為：

式中，TSR為凍融劈裂強(qiáng)度比，%；Rr1為未進(jìn)行凍融循環(huán)試件劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa；Rr2為經(jīng)過(guò)凍融循環(huán)試件劈裂抗拉強(qiáng)度，MPa。

進(jìn)行水穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，殘留穩(wěn)定度的實(shí)驗(yàn)也是重要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣需要按照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》開展馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)，具體的實(shí)驗(yàn)公式為：

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

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 接觸角與測(cè)量

涂覆疏水涂層后，試樣表面與水接觸角顯著增大，均超過(guò)90°，具有一定的疏水效果。同時(shí)，隨著溶液A含量的增加，2種疏水涂層接觸角呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，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(duì)樹脂膜層的連續(xù)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(duì)瀝青路面混合料水穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響

進(jìn)行殘留穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)涂覆的疏水層試件殘留的穩(wěn)定度出現(xiàn)增大后，均高于基準(zhǔn)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(shí)，HB小于HBA的殘留穩(wěn)定度，該結(jié)果的形成主要是由于后者含有一定的瀝青，熱穩(wěn)定度也隨之增大，最終將瀝青混合料的穩(wěn)定性進(jìn)行了大幅度提升。

進(jìn)行凍融劈裂的結(jié)果分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂覆疏水層后，試件的凍融劈裂比出現(xiàn)增長(zhǎng)，已經(jīng)超出基準(zhǔn)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(xiàn)了增大效果，此時(shí)的HB小于HBA的凍融劈裂比。

4.3 疏水涂層對(duì)瀝青路面抗滑性能的影響

在進(jìn)行疏水涂層對(duì)瀝青路面抗滑性能的影響效果分析時(shí)，構(gòu)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(jìn)行涂抹后，得出了構(gòu)造深度測(cè)試結(jié)果，具體內(nèi)容如圖1所示。

圖1 車撤試板涂覆不同疏水涂層前后的構(gòu)造深度示意圖

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

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行瀝青路面表面與水接觸角的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，2種疏水材料的使用都出現(xiàn)增大的趨勢(shì)，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(shí)，殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，涂覆疏水涂層后，水穩(wěn)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(jiàn)，疏水涂層的使用，顯著提高了疏水性，同時(shí)促使瀝青路面表面的抗滑性得到了有效的優(yōu)化，最終為瀝青路面表面施工質(zhì)量提升起到了一定的促進(jìn)作用。