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瀝青路面阻熱涂層性能評價研究
2018年12月28日    閱讀量:15127    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

瀝青混合料作為面層鋪裝材料,瀝青路面具有較強的吸熱能力,特別是在高溫季節,整個路面又構成了一個巨大的溫度場,由于熱量的大量聚集路面溫度不斷升高,使得夏季瀝青路面的溫度遠高于氣溫,有些路面溫度可以達到60℃以上,在這樣的溫度條件下,瀝青材料流動性增加,粘度下降,再加上外部荷載的作用,路面就很容易產生變形,從而形成車轍、擁包等病害。瀝青路面在太陽照射及環境條件的影響下,會逐漸出現老化現象,隨著老化的發展,隨之出現的就是瀝青路面的松散、開裂等病害。因此如何預防瀝青路面高溫病害的發生,延緩瀝青路面老化,已經成為公路行業共同面臨的一個急需解決的問題中國瀝青網sinoasphalt.com

阻熱材料選擇

首先,阻熱材料,從表觀上來說一般應為粘稠液體或粉末狀物質,可以用不同的施工工藝涂覆于瀝青路面,干燥后能形成粘附牢固、具有一定強度、連續的固態薄膜。材料應有3大組成部分組成:主要成膜物質、次要成膜物質和輔助成膜物質。

(1)主要成膜物質:它包含油脂和樹脂,是決定涂膜性能的主要因素,可以單獨成膜,也可以粘結顏料等成膜物質,又稱基料,主要有丙烯酸樹脂、有機硅改性聚酯樹脂、醇酸樹脂、有機硅改性醇酸樹脂、含氟樹脂、石油樹脂、環氧樹脂、環氧酷、氯化橡膠、聚乙烯聚丙烯樹脂、聚氨酯樹脂等。

(2)次要成膜物質:它包含顏料、填料、增韌劑;次要成膜物質主要有顏料、填料、增韌劑組成。其中,顏料是次要成膜物質的主要成分,是阻熱降溫的關鍵物質。填料和增韌劑作為輔助改變顏料特性的物質,具有重要作用。次要成膜物質的選擇主要是顏料的選擇。

(3)輔助成膜物質:它包含各種溶劑和助劑。輔助成膜物質不能單獨成膜,,只是對涂料形成涂膜的過程或涂膜性能起輔助作用。溶劑(或水)可以調節涂層的粘度及固體份含量。輔助成膜物質包含各種溶劑和助劑。阻熱材料所用的是稀釋劑,是基料和顏料的載體,為了便于噴灑施工加入的進行稀釋的惰性物質。阻熱材料和油漆的物理狀態比較接近,是靠涂布噴灑施工到瀝青路面,所以我們將阻熱材料的溶劑稱作稀釋劑。

稀釋劑是一種為了降低樹脂粘度,改善其工藝性能而加入的與樹脂混溶性良好的液體物質,阻熱材料中的樹脂需要加入稀釋劑來降低它的粘度而便于進一步加工,這些稀釋劑實際上都是比樹脂便宜的有機溶劑,因此也起降低加工成本的致廉作用。

選擇阻熱材料合適的稀釋劑非常重要,要綜合考慮瀝青路面的各種因素和噴灑涂布阻熱材料涂層的施工要求,如溶解能力、揮發速度、安全性、經濟性、來源性和貯存穩定性等。阻熱材料與油漆的施工方法比較接近,選擇阻熱材料的稀釋劑,可以將油漆的稀釋劑作為參考。油漆常用的稀釋劑有苯、甲苯、二甲苯、200號煤焦溶劑、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、苯乙烯、汽油、丙酮、甲乙酮、乙二醇—乙醚等。我們介紹幾種滿足要求的稀釋劑,從中選取適合阻熱材料的溶劑。

根據瀝青路面對阻熱降溫涂層的要求和涂層自身成分的組成,我們選取合適的材料制作阻熱材料的3大成分。

阻熱材料施工

施工選擇在夏季,天氣晴朗,無風,氣溫30℃,地面溫度35℃。劃定3塊面積為1×1m的路面涂布阻熱材料。本實驗采用刷涂方式涂布。涂布量分別為0.2kg/m2、0.15kg/m2、0.1kg/m2。涂布1h后表干,養生2h。阻熱材料涂布養生之后,我們對其路用性能進行評價,包括阻熱效果、抗滑性能、滲水性能和眩光性能。

路用性能評價

阻熱效果

涂布過阻熱防輻射材料后,每天每1h(上午9:00-下午17:00)用紅外測溫槍對原路面和涂布路面的測溫并記錄。

從記錄的溫度數據和溫度曲線圖中可以看出前期隨著光照時間增加,溫度緩慢上升,涂布阻熱降溫涂層的路面和路面的溫差也慢慢增大。在下午15:00溫度和溫差達到最大值。最大溫差是0.2kg/m2阻熱材料涂布量路面,為11.7℃。路用性能的阻熱效果與材料評價的阻熱效果相比,阻熱材料的路面降溫最大溫差比室內試驗要高,但是路面降溫的平均溫差沒有室內效果好。這可能是由于室內環境與路面環境的不同造成的。但從路面的降溫效果來說,阻熱材料的降溫效果非常好,能明顯降低路面溫度,使瀝青路面在高溫下能更好的工作,能夠保證瀝青路面有更長的使用壽命。

僅記錄瀝青路面一天的溫度并不足以看出阻熱材料的長期降溫效果的好壞。我們連續記錄了阻熱材料一個月的降溫效果,同時,考慮到路面的環境和室內環境的差別,室內最佳涂布量可能并不是路面最佳涂布量,增加了幾組不同的涂布量。計算出七種不同涂布量與原瀝青路面的每天平均溫差。下表是部分相關的溫度數據。

可以看出,涂層前期的降溫效果比較好,每天的平均溫差保持在3~7℃(最大溫差在8~11℃)。從時間上分析,涂層的降溫效果前期衰減比較快,7天后趨于穩定,到1個月時,降溫效果基本不改變。對前期涂層所處環境分析,養生1天后,由于陽光曝曬,車輛碾壓和輪胎粘帶泥土等因素,涂層顏色稍稍變暗,3天后顏色穩定。降溫效果亦隨之穩定。

在涂布用量方面,0.05kg/m2涂層的降溫效果最差,加大阻熱材料的涂布用量,降溫效果隨之提高。當涂布量達到0.2kg/m2,繼續增加涂布用量,對降溫效果改善已不大。說明當涂布阻熱材料為0.2kg/m2的涂布量時,材料中降溫的關鍵性物質———顏料顆粒,布滿整個涂布層,再增加涂布量,只是使顏料顆粒重疊分布,對提高降溫效果沒有明顯作用,說明路面的最佳涂布量與室內試驗的相同。

數據中顯示,0.2~0.35kg/m2的涂布量,同一天的平均溫差并不一致,有高有低,推測可能是因為灰塵覆蓋具有隨機性,剎車印跡等因素導致。

抗滑性能

本文采用鋪砂法測構造深度和擺值法兩種方法評價路面的抗滑性能變化。阻熱降溫涂層的涂布必將會改變原路面的表面特性,而路面的抗滑性是一項重要指標。瀝青路面的涂布材料勢必會降低路面的抗滑性。因此需要采用鋪砂法測構造深度和擺值法2種方法對涂布前后路面抗滑性能進行測試對比,以防止涂布材料對路面表面特性改變過大,威脅到人們的行車安全。

擺式摩擦儀測得的路面摩擦系數(試驗方法見《公路工程集料試驗規程》T0964-2008)。數據顯示,阻熱材料的涂布降低了原路面的摩擦系數,并且隨著單位面積涂布量增大,摩擦系數隨之減小。但是,隨著阻熱材料涂層在路面上存在時間的增加,涂布路面的摩擦系數逐漸回升,最終趨于穩定,并與原路面的摩擦系數相差不多。阻熱材料涂布時,為毛刷涂刷,養生之后,涂布層表面光滑,因而前期所測得的摩擦系數較小。隨著時間推移,涂布層被雨水沖刷,車輛輪胎磨耗,灰塵遮蓋等,涂層光滑的表面被破壞,時間越長,被破壞的程度越大,摩擦系數隨之增加。直至涂層不穩定成分被損耗完,剩余物質固著在路面無法被磨耗,摩擦系數趨于穩定,不再發生變化。

阻熱材料防輻射涂層構造深度的改變與摩擦系數的變化基本相同,但構造深度與原路面的差別并不是很大。因為阻熱材料防輻射涂層涂刷完畢之后,只是薄薄的一層,對路面的構造深度影響不大。但在涂布工程中,一定要涂布均勻,否則對構造深度會有較大影響。

滲水性能

瀝青路面滲水性能是反映瀝青路面水穩定性的一項重要指標。所以涂布熱反射涂層的瀝青路面需要檢驗其滲水系數。瀝青路面的滲水性能是衡量瀝青路面質量好壞的一個重要標準。

瀝青路面的早期損壞都與水息息相關,當水滲入到瀝青路面面層,首先滯留在瀝青層中,在大量高速行車荷載的作用下,會產生反復作用的動水壓力,同時瀝青層經受荷載和溫度的反復作用,使瀝青膜逐漸從集料的表面剝離,水分開始下滲同時以自由水的形式存在,并喪失集料之間的粘結力。

因而,保證涂布阻熱防輻射材料涂布后,瀝青路面不滲水,也是對阻熱材料的一項要求。阻熱防輻射涂層在反射降溫的同時,也應該是一種很好的防水材料,改善原路面的滲水性能。

原路面和阻熱防輻射涂層都不滲水,說明路面涂布阻熱防輻射涂層對原路面的滲水性能無影響。因為原路面不滲水,阻熱防輻射涂層沒有體現其改善滲水性能的效果。

眩光性能

眩光(glare)是指視野中由于不適宜亮度分布,或在空間或時間上存在極端的亮度對比,以致引起視覺不舒適和降低物體可見度的視覺條件。視野內產生人眼無法適應之光亮感覺,可能引起厭惡、不舒服甚或喪失明視度。眩光是引起視覺疲勞的重要原因之一。

本研究采用逆反射系數測試儀定量的評價使用熱反射涂層前后路面的眩光性能。逆反射系數的單位是mcd·(lx·m-2)-1,其物理意義是:在單位光照條件下,單位面積產生的亮度值。逆反射系數越低,熱反射涂層對路面顏色的改變就越小。測試了原瀝青路面、3種不同涂布量熱反射涂層和交通標示線處的逆反射系數。

表中數據顯示,新鋪的阻熱防輻射涂層的逆反射系數在原路面和交通標示線之間,且與涂布量成正比關系。在使用過程中,3種涂布層的的逆反射系數逐漸降低。直至使用1個月后,逆發射系數降低至與原路面接近,不再發生改變。

結語

(1)通過在普通路面涂布不同涂布量的阻熱防輻射涂層,檢驗了涂層的降溫效果。并驗證了隨涂布量增加,溫差逐漸變大,降溫效果提高。涂布量到達某個臨界值后,降溫效果不再隨涂布量增加發生改變。

(2)采用鋪砂法測構造深度和擺值法2種方法評價路面的抗滑性能變化。新鋪涂層勢必會降低瀝青路面的抗滑性。使用過程中,摩擦系數逐漸回升,最終回升至與原路面相接近的某個值后,穩定不再改變。

(3)瀝青路面滲水性能是瀝青路面水穩定性的一項重要指標,阻熱防輻射涂層不僅有很好的降溫效果,也能改善普通瀝青路面的滲水性能。

(4)眩光是引起人們行車過程視覺疲勞的一個重要因素。采用逆反射系數測試儀,定量的評價使用熱反射涂層前后路面的眩光性能,測試了原瀝青路面、3種不同涂布量熱反射涂層和交通標示線處的逆反射系數。

標簽:綜合論文技術專利技術中心再生瀝青瀝青混凝土溫拌瀝青彩色瀝青改性瀝青
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