余露
中国市政工程西南设计研究总院有限公司 四川省成都市 610081
（Southwest municipal engineering design&research institute of China）
摘要
彩色抗滑层可提高路面抗滑能力和起到色彩警示作用，胶黏剂会显著影响抗滑层的使用寿命及性能，本文研究分析了胶黏剂特性和厚度对抗滑薄层性能的影响。研究分别测试了三种环氧树脂的拉伸性能，环氧树脂粘结试件的拉拔和剪切性能，环氧树脂抗滑层的加速磨耗性能。测试结果表明：环氧树脂A、B、C的抗拉强度依次升高，环氧树脂A、B、C的断裂伸长率依次下降；环氧树脂A、B、C粘结试件的抗剪强度和拉拔强度依次升高，胶层厚度2.5mm、5mm和7.5mm的试件抗剪强度和拉拔强度呈现先增加后减小的趋势，胶层厚度显著影响环氧树脂与沥青路面的粘结性能；不同环氧树脂抗滑层加速磨耗后摆值呈现先急速下降后基本维持不变的趋势，加铺抗滑层后改善了沥青路面的抗滑性能，在长时间通车磨耗后仍维持较高的抗滑性能。
关键词：抗滑薄层、粘结强度、耐久性、环氧树脂
１、背景
彩色抗滑层可显著提高路面抗滑能力，同时起到很好的色彩警示作用，彩色抗滑层多设置于坡道、弯道、隧道进出口、十字路口、人行横道、环岛、公交车专用道、高速公路收费口等交通事故多发地段[1]。温高峰研究了由水性高粘胶乳、有机填料、骨料组成的抗滑层，研究表明胶黏剂具有优异的粘接性能及剪切性能，同时显著提高了沥青路面的抗滑系数[2]。王奎等选用低模量、高断裂延伸率、低温脆性的环氧树脂材料，并铺筑了高速公路试验段，研究发现彩色抗滑层使用一年后无开裂脱层、掉粒等病害出现，使沥青路面仍然保持着良好的抗滑性能[3]。裴晓梅对彩色抗滑层的抗滑性能进行检测，摆值BPN维持在70以上，表明彩色抗滑层改善了旧路面的抗滑性能[4]。王兴昌等对环氧树脂抗滑层进行了紫外老化测试和冻融循环测试，结果表明环氧薄层铺装材料具有良好的耐候性能[5]。薛长龙采用聚氨酯/环氧树脂（PU/EP）互穿聚合物网络（IPN）为成膜物制备了基料主剂，研究了其附着、抗压、低温抗裂和人工加速耐候等性能，结果表明：材料最佳配比时（100:20～60），具有较好的力学性能和抗滑性能（抗滑值BPN值≥90），适合于危险路段路面使用[6]。
综上所述，研究者们主要从集料特性和抗滑性能角度评价了路面抗滑层的特性，然而胶黏剂的性能会显著影响抗滑层的使用寿命。本文将分析研究胶黏剂特性和厚度对抗滑薄层性能的影响，为抗滑层的设计施工提供借鉴基础。
2、实验材料与方法
（1）原材料
彩色陶粒：密度2.53g/cm3，洛杉矶磨耗值12.5%，磨光值60。
环氧树脂：环氧树脂A、B、C分别采购于山东、河南和江苏三家公司。
（2）试验方法
树脂拉伸性能试验：按照《树脂浇筑体性能试验方法》（GB/T 2567-2008）进行拉伸性能测试，按10mm/min的速度匀速加载，直至破坏，读取破坏荷载；接着测定拉伸弹性模量，分级加载，记录每次加载的变形值。
粘结强度试验：环氧树脂A、B、C抗滑薄层室温下养护3小时之后进行切割，试件尺寸为100mm×100mm×55mm。将试件钻孔得到直径48.6mm，厚度5mm的试件。将Φ48.6mm拉头用环氧树脂粘接剂粘于圆形试件，测试其拉拔强度σ。其中万能试验机的拉伸速度为10mm/min。
剪切强度试验：分别制备尺寸为100mm×100mm×50mm试件，将不同厚度环氧树脂涂抹在试件上。胶层表面撒布碎石，同时在另外一块试件上也均匀地涂满环氧树脂胶，将两试件垂直重叠，自然压实结合。试件放置角度与试验台面形成45°的夹角，采用万能试验机进行加载测试。
加速磨耗试验：采用自制加速磨光机，测试温度为20℃，加载速率50次/min，加载时间分别为1/2/3/4/5/6/7/8/9/10小时。
抗滑测试试验：抗滑性采用英式摆式仪测试摆值，按照《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60-2008）相关测量方法进行测试。
3、实验结果分析
（1）环氧树脂力学特性
沥青路面环氧抗滑层所采用的粘结材料为环氧树脂，粘结材料的优劣直接影响抗滑层的使用性能。环氧树脂因配方的不同而具有显著性能差异，研究分析了环氧树脂A、B、C的抗拉强度、断裂伸长率和弹性模量，测试结果如表1所示。
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抗拉强度反映了材料抵抗外力作用的能力，抗拉强度越大，环氧树脂承受外力的能力越强。断裂伸长率反映了材料在外力作用下的变形能力，断裂伸长率越大，环氧树脂抗冲击的性能越强。由表1可见，环氧树脂A、B、C的抗拉强度依次升高，表明承受的最大应力依次增强，采用C环氧树脂的抗拉强度分别为A、B的1.36、1.25倍。环氧树脂A、B、C的断裂伸长率依次下降，表明承受荷载时的变形能力依次增强，采用C环氧树脂的断裂伸长率分别为A、B的0.83、0.85倍。综合抗拉强度与断裂伸长率指标，环氧树脂C具有最大抗拉强度的同时保证了断裂伸长率无显著下降。
（2）不同胶层厚度环氧树脂粘结试件的力学特性
为了分析不同环氧树脂对沥青路面的粘结性能，研究分别测试了沥青路面-环氧粘结层的拉应力和剪应力。为了考察环氧树脂胶层厚度对粘结性能的影响，研究分别制备了2.5mm、5mm和7.5mm胶层厚度的试件进行测试，测试结果见表2。
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抗剪强度和拉拔强度是评价抗滑层粘结性能的重要力学指标，由表2可见，在相同胶层厚度下，环氧树脂A、B、C的抗剪强度和拉拔强度依次升高，抗剪强度和拉拔强度变化趋势相近，表明环氧树脂C具有较好的粘结性能。此外，沥青混合料粘结强度与环氧树脂拉伸测试中抗拉强度结果一致，沥青路面抗滑层的胶黏剂优选抗拉强度较高的环氧树脂。
由表2可见，采用相同环氧树脂时，胶层厚度2.5mm、5mm和7.5mm的试件抗剪强度和拉拔强度呈现先增加后减小的趋势，表明胶层厚度显著影响环氧树脂与沥青路面的粘结性能。胶层厚度较小时，粘结剂不能充分与沥青路面接触；胶层厚度较大时，粘结剂易发生内聚破坏，应增加环氧树脂的模量。综合环氧树脂种类与胶层厚度对抗滑层力学性能的影响，确定胶层厚度5mm指标进行下一步研究。
（3）环氧树脂抗滑层磨耗特性
采用橡胶轮胎对铺筑不同环氧树脂的抗滑层试件进行往返摩擦作用，以模拟车辆轮胎对抗滑薄层的加速磨耗。试件采用彩色陶粒用量为5kg/m2，轮胎与路面压强为0.7MPa。测试时间分别为1/2/3/4/5/6/7/8/9/10小时，每次加载后测试摆值。原沥青路面、环氧A路面、环氧B路面、环氧C路面的加速磨耗结果如图1所示。
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图1 5mm胶层试件不同时间加速磨耗后摆值
加速磨耗实验可以加速模拟路面长时间通车后的抗滑状态。由图1可见，原沥青路面在加速磨耗后摆值呈现先急速下降后基本维持不变的趋势，在3小时前摆值急速下降，表明沥青路面通车初期抗滑性能下降严重，之后基本维持在摆值46左右。不同环氧树脂抗滑层加速磨耗后摆值呈现先急速下降后基本维持不变的趋势，之后基本维持在摆值63左右，表明加铺抗滑层后显著改善了沥青路面的抗滑性能，在长时间通车磨耗后仍维持较高的抗滑性能。不同环氧树脂抗滑层呈现相近的变化趋势，但不同环氧树脂下降趋势不同，加载7小时后环氧树脂C抗滑层摆值达到稳定，加载6小时后环氧树脂C抗滑层摆值达到稳定，加载4小时后环氧树脂C抗滑层摆值达到稳定。环氧树脂加速磨耗后摆值变化规律与剪切试验、拉拔试验结果一致，环氧树脂拉伸强度越高，环氧树脂粘结试件剪切强度、拉拔强度越高，其耐磨耗性能越好。
4、结论
（1）环氧树脂A、B、C的抗拉强度依次升高，采用C环氧树脂的抗拉强度分别为A、B的1.36、1.25倍。环氧树脂A、B、C的断裂伸长率依次下降，采用C环氧树脂的断裂伸长率分别为A、B的0.83、0.85倍。
（2）环氧树脂A、B、C的抗剪强度和拉拔强度依次升高，抗剪强度和拉拔强度变化趋势相近。胶层厚度2.5mm、5mm和7.5mm的试件抗剪强度和拉拔强度呈现先增加后减小的趋势，胶层厚度显著影响环氧树脂与沥青路面的粘结性能。
（3）不同环氧树脂抗滑层加速磨耗后摆值呈现先急速下降后基本维持不变的趋势，加铺抗滑层后改善了沥青路面的抗滑性能，在长时间通车磨耗后仍维持较高的抗滑性能。
参考文献
[1]薛长龙, 曹玉华, 李长江,等. 薄层彩色防滑路面应用技术的国内外研究进展与展望[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2017, 03(v.13;No.147):54-57
[2]温高峰. 常温抗滑薄层铺装结构应用研究[J]. 公路交通科技:应用技术版,2009(2):76-78
[3]王奎, 柯伟, 钱文凯, 等. 汉十高速公路沥青路面彩色环氧抗滑薄层施工与应用[J]. 建材世界, 2013, 34(5):24-28
[4]裴晓梅,何宁辉.彩色抗滑磨耗层EAP在山区公路应用中的路用性能分析[J]. 山东交通科技, 2017(01):100-102
[5]王兴昌,王凯,范瑛等. 环氧薄层铺装材料耐候性试验研究[J]. 建材世界, 2015, 36(03):68-71
[6]薛长龙, 曹玉华, 李长江,等. 环境友好型彩色防滑路面材料研制与性能研究[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2017, 000(004):P.119-122
[7]郭印. 彩色超薄功能层开发及性能研究[D]. 重庆交通大学, 2018.
[8]李会敏. 渗透式超薄罩面层对抗滑性能的适应性研究[D]. 重庆交通大学, 2017.