山區(qū)高速公路水泥橋面抗滑磨耗材料運(yùn)用技術(shù)探討

陳俊廷，何俊輝

(1.廣西合浦縣公路管理所，廣西 合浦 536100；2.廣西交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

高速公路水泥路面的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)度高、耐久性強(qiáng)、造價(jià)低廉，但行駛舒適性與安全抗滑性能存在明顯不足，特別是在山區(qū)水泥混凝土橋面部分尤為突出。因此，進(jìn)一步提高山區(qū)高速公路水泥混凝土橋面的安全性與舒適性極其重要[1，2]。本文主要研究山區(qū)某高速公路水泥橋面抗滑磨耗加鋪技術(shù)的運(yùn)用及質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，以期為水泥橋面抗滑磨耗材料技術(shù)及質(zhì)量控制方面提供借鑒。

1 某高速公路橋面問題概況

高速公路水泥混凝土路面最重要的是抗滑安全和行車舒適性問題?？够ズ牟牧暇哂懈吣ゲ列院头阑阅?，可有效改善車輛減速效果并大大縮短車輛的制動(dòng)距離；同時(shí)一定厚度的抗滑磨耗層具有局部調(diào)平的作用，適用于高速公路的橋面鋪裝。通過對(duì)廣西山區(qū)某高速公路實(shí)地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)存在的具體問題有：

1.1 抗滑性不足

對(duì)于水泥橋面、路面而言，抗滑問題在濕滑條件下較為突出。山區(qū)高速公路沿線屬于山地形貌，連續(xù)橋梁較多。雨季期間水泥路面抗滑性能不足，行車存在安全隱患。

1.2 橋梁具有安全隱患

山區(qū)高速公路橋隧比例大且部分橋梁存在彎道，車輛進(jìn)入彎曲橋梁部分并未減速。由于水泥路面本身的抗滑性能較差，在彎道區(qū)域容易出現(xiàn)側(cè)滑情況，導(dǎo)致交通事故。

1.3 行車舒適性差

橋頭、伸縮縫處存在一定的高程差，車輛對(duì)于剛性路面的高程差較為敏感，容易出現(xiàn)跳車現(xiàn)象；水泥路面刻槽后的行駛噪音影響行車舒適性。

山區(qū)高速公路水泥橋面存在局部高程差，噴砂拋丸不能夠有效地解決平整度問題，因此本項(xiàng)目采用超精銑刨，可去除一定厚度的老化路面，清理浮漿及處理平整度。

2 抗滑磨耗層增韌改性及質(zhì)量控制

水泥路面剛性大，混凝土板容易斷裂，斷板后難于清除，修復(fù)難度大。加鋪抗滑磨耗層可以降低水泥路面被破壞的風(fēng)險(xiǎn)[3]。市場(chǎng)上傳統(tǒng)的抗滑磨耗層材料使用年限一般為2～3年。結(jié)合高速公路不宜頻繁封道維護(hù)的特點(diǎn)，將抗滑磨耗層材料利用在預(yù)聚交聯(lián)體系中引入柔性鏈段的方法進(jìn)行增韌改性。改性后抗滑磨耗層材料柔韌性和抗老化性能將明顯提高，使用壽命可以大幅度提高5～8年。此方法與柔性鏈段固化劑增韌方法類似，將預(yù)改性和柔性鏈段先加入預(yù)聚體系中，通過固化交聯(lián)使柔性鏈段嵌入到交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，從而達(dá)到增韌的效果。圖1為磨耗層材料性能隨增韌劑參量變化圖。其中Y軸為性能指標(biāo)，X軸為增韌劑的添加量百分比。

(a)

(b)

從圖1(a)可以看出，隨著增韌劑的增加，整個(gè)拉伸強(qiáng)度下降趨勢(shì)較大，20%以后相對(duì)緩和。分析其原因，由于柔性鏈段大多都是直鏈分子，容易轉(zhuǎn)向和滑移，在材料受力的過程中柔性鏈段首先受力變形從而造成材料的拉伸強(qiáng)度下降，導(dǎo)致柔性鏈段越多，其強(qiáng)度下降越快。

從圖1(b)可以看出，隨著增韌劑的增加，斷裂伸長率先急劇增大后緩慢降低，添加量20%左右達(dá)到最大值。分析其原因?yàn)槿嵝枣湺螖?shù)的增加，受力的過程中柔性鏈段的滑移和解纏給材料提供了一個(gè)形變的過程，不至于在受力過程中出現(xiàn)脆性斷裂[4]。柔性鏈段摻量過大時(shí)，單元體積內(nèi)預(yù)聚體鏈段減小，柔性增韌劑已經(jīng)不在體系中形成嵌段結(jié)構(gòu)，而是在局部形成柔性鏈段的聚集區(qū)，使得整個(gè)材料強(qiáng)度降低。

結(jié)合上述試驗(yàn)，控制柔性增韌改性劑用量為15%～30%區(qū)間，達(dá)到抗滑磨耗材料質(zhì)量要求。磨耗材料質(zhì)量要求見表1。

表1 橋面抗滑磨耗材料質(zhì)量要求表

3 抗滑磨耗層在高速公路中的應(yīng)用

抗滑磨耗層的施工工藝主要分為超精銑刨、預(yù)處理、膠結(jié)料施工、骨料撒布和骨料回收等五大步驟。本文結(jié)合廣西山區(qū)高速公路舊橋面改造專項(xiàng)設(shè)計(jì)，介紹抗滑磨耗層在橋面、彎道處及橋面上下口的具體應(yīng)用情況。

3.1 抗滑磨耗層顏色設(shè)置

高速公路沿線通常設(shè)有紅、綠色防護(hù)欄，根據(jù)色彩的明度差異以及穿透力的搭配有助于視線的誘導(dǎo)和警示，建議抗滑磨耗層顏色與防護(hù)欄顏色進(jìn)行區(qū)別，如紅綠、黃綠、紅灰進(jìn)行搭配。建議進(jìn)入橋面的匝道過渡段鋪筑紅色抗滑薄層進(jìn)行警示和減速，警示駕駛員注意安全，改善色彩單一性對(duì)駕駛?cè)藛T造成的視覺疲勞效應(yīng)[5]。

3.2 抗滑磨耗層平面布置

抗滑磨耗層近年來使用范圍在逐步擴(kuò)大，但國內(nèi)目前尚沒有相關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，因而應(yīng)用形式有著較大的探索和實(shí)踐的空間，目前磨耗層主要存在兩大主流形式。

3.2.1 平面整體形式

整體設(shè)置即在需要設(shè)置的路段內(nèi)全斷面連續(xù)鋪筑抗滑磨耗層，此種形式感官刺激強(qiáng)烈、施工方便、整體性好，但與道路整體不夠協(xié)調(diào)，略顯突兀。

3.2.2 平面間隔形式

從危險(xiǎn)路段起點(diǎn)開始，間隔鋪設(shè)，通過鋪設(shè)長度及間距的調(diào)整，形成連續(xù)的漸變式抗滑磨耗層，此種方式對(duì)駕駛?cè)藛T的誘導(dǎo)效果較好，同時(shí)與整體環(huán)境協(xié)調(diào)，造價(jià)也較低，但施工較為復(fù)雜。圖2為國內(nèi)常見鋪筑類型。

(a)等間距

(b)非等間距

(c)等組距

圖2國內(nèi)常見抗滑磨耗層鋪筑類型圖

針對(duì)山區(qū)高速公路的行車特點(diǎn)，提高水泥混凝土橋面的安全系數(shù)并改善路面功能，采用復(fù)合式的抗滑磨耗層設(shè)置，在進(jìn)入彎道前設(shè)置7條抗滑磨耗層，進(jìn)行減速處理。從橋頭跳車延伸處理區(qū)域開始，設(shè)置5條間隔3 m、寬2 m的抗滑磨耗層；然后設(shè)置2條延續(xù)間隔10 m、寬2 m的抗滑磨耗；最后滿鋪水泥橋面，提升山區(qū)高速公公路的行駛安全與舒適性[6]。圖3為水泥橋頭抗滑磨耗層布置圖。

圖3 水泥橋頭抗滑磨耗層布置圖

4 結(jié)語

本文針對(duì)廣西山區(qū)高速公路的舊橋面改造及抗滑要求，結(jié)合國內(nèi)有關(guān)彩色抗滑層的研究成果，針對(duì)山區(qū)高速公路水泥路面的特點(diǎn)，詳細(xì)介紹了抗滑磨耗材料的增韌改性、施工工藝與平面布置，在廣西高速公路的彎道、匝道以及橋面等特殊路段成功應(yīng)用，為水泥高速公路的交通安全設(shè)計(jì)提供了思路和借鑒。

[1]曹海波，錢振東.彩色瀝青路面的色彩分析與應(yīng)用研究[J].石油瀝青，2007，21(5)：1-4.

[2]劉 濤.彩色路面用材料性能及施工工藝研究[D].西安：長安大學(xué)，2006.

[3]高 明，肖 斌，廖克儉，等.彩色瀝青老化組成及性能的研究[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2005，23(2)：111-113.

[4]沈 鵑.瀝青路面抗滑表層研究綜述[J].河北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(2)：28-31.

[5]姜 麗，張尚文.改性瀝青路面的施工工藝及其質(zhì)量控制[J].黑龍江科技信息，2007(05)：226.

[6]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].