試論路用降溫塗層最佳塗抹量的確定方法

　　0 引 言

　　路用降溫塗層由於塗抹量不當容易導致降溫塗層粘結效能差、抗衝擊性能不良和硬度不佳等問題，不但會影響路用降溫塗層的使用效能、縮短降溫塗層的使用壽命，對降溫塗層的降溫效果也會產生直接影響[12]。目前，相關研究主要通過路用降溫塗層的降溫效能來確定其塗抹量，或藉助美國ASTM相關規範對比分析國內外施工條件和氣候環境，確定路用降溫塗層施工塗抹量[36]。但以上研究均忽略了路用降溫塗層塗抹量與其基本效能之間的關係，因此，亟需提出完備的路用降溫塗層最佳塗抹量確定方法，為路用降溫塗層的工程應用提供參考資料。

　　本文采用優選的路用降溫塗層原材料，製備兩種路用降溫塗層材料，藉助路用降溫塗層粘結效能試驗、抗衝擊性能試驗、乾燥時間和硬度試驗等，系統地研究路用降溫塗層各項基本效能隨塗抹量的變化規律，確定路用降溫塗層的最佳塗抹量，全面評價路用降溫塗層在最佳塗抹量下的降溫效果，為後續路用降溫塗層的研究奠定基礎。

　　1 路用降溫塗層材料優選及製備

　　1.1 路用降溫塗層原材料及配方設計

　　採用優選的路用降溫塗層原材料，設計不同路用降溫塗層配方。具體試驗方案如表1所示。其中，選取環氧樹脂為塗層粘結原材料，採用聚醯胺樹脂進行環氧樹脂固化，環氧樹脂與聚醯胺樹脂的比例為3∶2;HTM和JTM為主要的降溫功能性材料;選擇氧化鐵作為主要的降溫輔助性材料;選定陶土為路用降溫塗層著色材料;選用工業乙醇作為助劑，助劑的最佳摻量定為20%。

　　1.2 路用降溫塗層的製備

　　首先，稱取適當數量的樹脂粘結材料及助劑加註到攪拌機內，低速攪拌均勻;其次，在混合物中分次新增預先稱量並混合均勻的降溫功能性材料及著色材料，低速攪拌5～10 min，然後逐漸調高攪拌速度，保持至攪拌均勻;再次，調低轉速，分次新增輔助降溫材料，防止攪拌速度過快使輔助降溫材料的內部結構破壞;攪拌均勻後即可得到路用降溫塗層材料。該路用降溫塗層的粘結效能、乾燥時間、抗衝擊性以及塗膜硬度等基本效能均能滿足規範要求。

　　2 基於基本效能的路用降溫塗層最佳塗抹量研究

　　2.1 塗抹量對路用降溫塗層粘結效能的影響

　　採用粘結效能試驗研究塗抹量對路用降溫塗層粘結效能的影響，以確定路用降溫塗層的最優塗抹量。試件破壞狀況見圖1，試驗結果見表2。（表2略）

　　由表2分析可知，兩種路用降溫塗層的粘結強度隨塗抹量的增加逐漸增大，塗抹量從0.6 kg·m-2升至0.8 kg·m-2時，粘結強度增長幅度較大;但當塗抹量大於0.8 kg·m-2後，增長幅度變緩。兩種路用降溫塗層在相同塗抹量下，粘結強度相差不大，這表明路用降溫塗層粘結效能受到降溫功能材料型別的影響較小。根據路用降溫塗層粘結強度隨塗抹量的變化規律，將路用降溫塗層塗抹量初選為08～10 kg·m-2。

　　2.2 塗抹量對路用降溫塗層抗衝擊性能的影響

　　參照規範《環氧樹脂地面塗層材料》JC/T 1015—2006，採用抗衝擊性試驗評價當路用降溫塗層受到輪胎衝擊力以及重物撞擊等瞬時荷載時表面的強度及抗變形能力[7]。採用500 g鋼球，在位於塗層上方1 m處自由下落，對受到衝擊後的塗層表面狀況進行觀測，評價其抗衝擊性能。抗衝擊試驗結果見表3，試驗情況見圖2。

　　由表3可以得出，當塗抹量達到08 kg·m-2時，經過500 g鋼球從高1 m的位置自由落體的衝擊後，兩種路用降溫塗層表面狀況良好，3個不同衝擊位置基本可以保持無裂紋、無剝落;當塗抹量達到10 kg·m-2時，降溫塗層出現較小範圍的輕微裂紋，但無明顯剝落。這表明當塗抹量為08 kg·m-2時，兩種降溫塗層抗衝擊性能良好;當塗抹量從08 kg·m-2增加到10 kg·m-2時，兩種路用降溫塗層抗衝擊性能有所降低，但仍然能滿足規範要求。綜合考慮降溫塗層抗衝擊性和經濟性，將路用降溫塗層塗抹量初選為06～08 kg·m-2。

　　2.3 塗抹量對路用降溫塗層乾燥時間的影響

　　參照規範《環氧樹脂地面塗層材料》JC/T 1015—2006，對路用降溫塗層進行乾燥時間測試，確定滿足施工中道路開放交通時間的最佳塗抹量。表干時間、實幹時間隨塗抹量的變化規律如圖3所示。（圖3略）

　　 路用降溫塗層塗抹量對錶干時間及實幹時間的影響規律

　　由圖3分析可知，路用降溫塗層的表干時間隨塗層單位塗抹量的增加變化不大，單位塗抹量從06 kg·m-2增加到08 kg·m-2，兩種路用降溫塗層的表干時間最多增加了05 h;單位塗抹量從08 kg·m-2增加到10 kg·m-2，兩種路用降溫塗層的表干時間也同樣最多增加了05 h，這表明路用降溫塗層表干時間受單位塗抹量的影響較小。實幹時間受單位塗抹量的影響較大，當單位塗抹量從06 kg·m-2增加到10 kg·m-2，兩種路用降溫塗層的實幹時間最多增加了2 h，這說明隨著單位塗抹量的增大，實幹時間逐漸變長。綜合考慮路用降溫塗層合理乾燥時間及經濟性，路用降溫塗層塗抹量初選為06～08 kg·m-2。

　　2.4 塗抹量對路用降溫塗層硬度的影響

　　參照規範《環氧樹脂地面塗層材料》JC/T 1015—2006，採用鉛筆硬度法對路用降溫塗層的硬度進行測試，評價路用降溫塗層表面的抗變形能力[8]。硬度試驗情況見圖4，試驗結果見圖5。

　　由圖5分析可知，兩種路用降溫塗層材料的硬度均滿足標準要求≥3 H;兩種路用降溫塗層的硬度隨著塗層塗抹量的增加有所增加，當塗抹量大於08 kg·m-2時，塗層硬度趨於穩定;其中，JTM降溫塗層可以達到6 H的硬度，HTM降溫塗層可達到5 H，均高於標準的要求，這表明兩種降溫塗層的硬度良好。綜合考慮塗層硬度及經濟性，路用降溫塗層塗抹量初選為06～08 kg·m-2。

　　3 路用降溫塗層最佳塗抹量優選

　　通過對路用降溫塗層粘結效能、抗衝擊性能、乾燥時間和硬度的研究，全面分析路用降溫塗層基本效能隨塗抹量的變化規律，確定出路用降溫塗層的最佳塗抹量，如表4、圖6所示。（表4、圖6略）

　　4 基於最佳塗抹量的路用降溫塗層降溫效能研究

　　根據《瀝青及瀝青混合料試驗規程》JTG E20—2011，採用AC13級配製備普通車轍板試件，分別在上、中、下部埋設溫度感測器平面位置位於車轍板中心處，在車轍板表面塗刷路用降溫塗層[7]。在室外環境條件下，於車轍板底部鋪一層粉土，四周用粘土包圍，起到良好的隔熱作用，保證車轍板底部及四周傳熱不影響車轍板溫度變化，模擬真實路面佈置，選擇10：00～ 15：00為測試時間，每隔半小時讀取表面、中部、下部溫度，整理彙總資料，用以評價路用降溫塗層降溫效能[8]。兩種路用降溫塗層在最佳塗抹量下的最大降溫效果如圖7所示。（圖7略）

　　路用降溫塗層最大降溫幅度

　　通過對圖7的分析得知，HTM降溫塗層和JTM降溫塗層在最佳塗抹量下的最大降溫幅度均在47 ℃以上，其中HTM降溫塗層的降溫幅度在5 ℃以上，在塗刷降溫塗層試件的表面位置、中部位置和下部位置，最大降溫幅度相差不大，表明不同測溫位置對路用降溫塗層降溫效果影響不大，路用降溫塗層在最佳塗抹量下具有很好的降溫效果。

　　5 結 語

　　1 兩種路用降溫塗層粘結強度隨塗抹量的增加逐漸增大，塗抹量從06 kg·m-2升至08 kg·m-2時，增長幅度較大;塗抹量大於08 kg·m-2後，增長幅度變緩。

　　2 塗抹量在06～08 kg·m-2時，兩種路用降溫塗層抗衝擊性能良好;塗抹量從08 kg·m-2增加到10 kg·m-2時，兩種路用降溫塗層抗衝擊性能有所降低，但仍然滿足規範的要求。

　　3 兩種路用降溫塗層的表干時間隨塗層單位塗抹量的增加變化不大，實幹時間受單位塗抹量的影響較大。

　　4 兩種路用降溫塗層硬度隨著塗層塗抹量的增加而增大，當塗抹量大於08 kg·m-2時，塗層硬度趨於穩定。

　　5 基於粘結效能、抗衝擊性、乾燥時間和硬度試驗，並結合降溫塗層的經濟性，將路用降溫塗層的最佳塗抹量確定為08 kg·m-2。

　　6 HTM降溫塗層和JTM降溫塗層在最佳塗抹量下的最大降溫幅度均在47 ℃以上。

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