混凝土路面抗滑薄層脫落的原因與治理措施

崔喜友

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司)

路面抗滑薄層，由環(huán)氧樹脂材料、填料及耐磨碎石三大部分組成，是一種抗滑、防水、耐油、耐磨的路面表層。路面薄層抗滑層，主要適用于隧道、橋梁、機(jī)場(chǎng)跑道、高等級(jí)路面急彎、長(zhǎng)下坡等特殊地段路面，以及收費(fèi)站緩沖區(qū)，可以取代目前普遍使用的減速帶和振蕩標(biāo)線。通過(guò)選擇石料的顏色，可以改變路面顏色，使路面美觀大方，給司機(jī)一個(gè)良好的、舒適的視覺效果，降低行車速度，減少交通事故的發(fā)生。

普通水泥混凝土路面在潮濕狀態(tài)下，表面抗滑系數(shù)降低較多。為改善路面的抗滑性能，提高山區(qū)高速公路的行車安全性，在近年來(lái)山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中，常在路面鋪設(shè)抗滑薄層。抗滑薄層一般厚7～8mm，在較理想的施工條件、嚴(yán)格的施工工藝及良好的日常養(yǎng)護(hù)條件下，其使用壽命可長(zhǎng)達(dá)5～10年。但不少路段在經(jīng)過(guò)2～3年的運(yùn)營(yíng)時(shí)間后，抗滑層就開始局部脫落，病害逐漸凸顯。

高速公路某段位于黑龍江境內(nèi)，長(zhǎng)下坡路段隨處可見，下雨或路面積水時(shí)車輛易打滑。為增加行車安全性，該工程在水泥混凝土路面上下坡段、隧道進(jìn)出口及小半徑處均設(shè)置有8mm的抗滑薄層，以提高摩擦系數(shù)。

1 材料特性及施工要點(diǎn)

1.1 耐磨碎石

路面薄層抗滑材料主要依靠提高抗滑層表面的耐磨碎石與車輪之間的摩擦力而改善其抗滑性能。因此，耐磨性較好的碎石能顯著提高抗滑層的抗滑性及耐久性。高速公路某段采用黑龍江省的玄武巖碎石(4.75mm)，其洛杉磯磨耗值為8.1%，磨光值PBN為49。

表1 EUSM防滑材料力學(xué)性能

1.2 施工過(guò)程

施工步驟及要點(diǎn)如下：交通管制→初步清除水泥混凝土路面浮漿→清掃路面→對(duì)水泥路面進(jìn)行打磨處理→吹風(fēng)機(jī)清潔→攪拌抗滑材料→攤鋪抗滑層→材料滿撤耐磨碎石(玄武巖)→養(yǎng)護(hù)(24 h)→清除多余碎石。

2 脫落病害原因分析及應(yīng)對(duì)措施

經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)營(yíng)，高速公路某段隧道進(jìn)出口及K8+400～K11+520長(zhǎng)上下坡段的抗滑薄層開始出現(xiàn)局部脫落現(xiàn)象，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、對(duì)比、翻閱施工資料，總結(jié)出抗滑薄層脫落原因及應(yīng)對(duì)措施。

2.1 混凝土基面強(qiáng)度不夠

在以水泥混凝土路面為基面施工抗滑薄層時(shí)，要求水泥混凝土具有足夠的強(qiáng)度。對(duì)于新建水泥混凝土路面而言，應(yīng)有足夠的齡期(一般要求在20d以上)。由于征地拆遷等原因造成高速公路某段工期延誤，為了滿足通車要求，在路面混凝土10d齡期時(shí)就開始施工路面抗滑薄層。此時(shí)，混凝土內(nèi)部水分尚未充分干燥，水分揮發(fā)引起混凝土漲縮進(jìn)而導(dǎo)致抗滑黏層出現(xiàn)局部脫落。再者，混凝土強(qiáng)度不夠，使得拋丸機(jī)鑿毛處理不充分，路面不夠粗糙，減少了黏結(jié)料和路面間的接觸面積，降低了其間的黏結(jié)力。在后期的抗滑薄層脫落病害治理過(guò)程中，我們還發(fā)現(xiàn)，部分抗滑表層脫落并不是薄層與混凝土之間脫落，而是薄層連帶著一層約1～2mm厚的混凝土一起脫落。這說(shuō)明，在抗滑薄層與混凝土基面黏結(jié)力足夠的情況下，若混凝土基面強(qiáng)度不夠，照樣會(huì)出現(xiàn)病害。

因此，混凝土強(qiáng)度足夠是保證抗滑薄層效果的基本條件。如果混凝土強(qiáng)度不夠，采取其他保證措施都是徒勞的。這就要求我們?cè)谝院蟮目够邮┕み^(guò)程中，首先要保證混凝土路面養(yǎng)生充分及齡期足夠。

2.2 施工溫度超出許可范圍

本項(xiàng)目使用的抗滑薄層的黏結(jié)材料為重慶錦途公司生產(chǎn)的路用防滑材料(EUSM)，其主要成分為環(huán)氧樹脂，最佳施工溫度范圍為20～30℃。高速公路某段抗滑薄層的施工是在2006年9月份的寒冷時(shí)期，且地處潮濕陰冷山區(qū)，日平均氣溫在13℃左右，較最低許可施工溫度低7℃。施工溫度偏低，黏結(jié)材料將在很短的時(shí)間內(nèi)凍結(jié)，致使環(huán)氧樹脂無(wú)法充分地流動(dòng)、滲透，降低了其與混凝土基面的接觸面積，從而降低了黏結(jié)材料的附著力。

因此，在計(jì)劃施工抗滑薄層時(shí)，一定要關(guān)注天氣狀況，避開低溫時(shí)間段，如無(wú)法避開時(shí)，要采取一定的保溫措施。

2.3 施工界面影響(水分及灰塵影響)

該段抗滑薄層地處挖方段，兩側(cè)邊坡高達(dá)約30m，山體水分向路基聚集，造成地下水豐富，路基潮濕，路面板之間經(jīng)常有承壓水滲出;且地處山區(qū)，空氣潮濕。路表形成一層薄薄的水膜，水膜在一定程度上阻斷了黏結(jié)材料與混凝土基面間的有效接觸，影響了其間的黏結(jié)強(qiáng)度。

其次，該段存在交叉施工，施工車輛川流不息，且拌和場(chǎng)就在施工段附近，施工場(chǎng)地塵土飛揚(yáng)，鑿毛處理后的路面被灰塵污染，降低了黏結(jié)料和路面間的有效接觸面積。

因此，在對(duì)潮濕的路面施工抗滑薄層時(shí)，應(yīng)選擇晴朗的天氣，并使用帶電熱功能的吹風(fēng)機(jī)，路面進(jìn)行干燥處理，同時(shí)還應(yīng)對(duì)施工段前后300m范圍內(nèi)實(shí)施交通管制。

2.4 受超薄結(jié)構(gòu)形式的約束

薄層抗滑層是一種超薄形結(jié)構(gòu)形式，其對(duì)抗硬物刺傷的能力是有限的。如果施工后的路面上有鐵釘、螺帽等硬銳雜物，在車輛快速行駛所帶來(lái)的強(qiáng)烈沖擊力作用下易形成應(yīng)力集中點(diǎn)，可能會(huì)將抗滑層刺穿，直接引起該處路面的強(qiáng)度削弱，并成為雨水進(jìn)入抗滑層和路面基面之間的界面通道，從而加速抗滑層的脫層，形成早期破壞。建議在運(yùn)營(yíng)期間和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)防滑路面的監(jiān)管力度，有損害要及時(shí)處理，以免降低防滑路面的使用壽命。

2.5 車輛行駛因素

路面抗滑薄層一般施工在路面長(zhǎng)下坡段、隧道進(jìn)出口及小半徑處，車輛行駛在抗滑薄層上不是剎車就是加速，在剎車或加速的過(guò)程中，柔性抗滑層和剛性混凝土路面之間產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切應(yīng)力，柔性抗滑層產(chǎn)生彈塑性變形，當(dāng)日積月累塑性變形(疲勞變形)達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)形成抗滑薄層的疲勞破壞。通過(guò)提高黏結(jié)材料的抗拉疲勞壽命，可以有效提高抗滑薄層的使用壽命。

2.6 化學(xué)腐蝕

盡管抗滑薄層具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，但仍然是有限的。一旦有油類物質(zhì)或者強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑等化學(xué)物品灑漏在路面抗滑薄層上，仍可能對(duì)抗滑薄層帶來(lái)不同程度的破壞，輕則強(qiáng)度減弱、抗磨耗性能迅速下降，經(jīng)過(guò)車輛(特別是超重車輛)一定時(shí)間的反復(fù)碾壓形成脫層，重則直接導(dǎo)致脫層或者開裂。建議在日常養(yǎng)護(hù)工程中，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)抗滑薄層路面受到污染，一定要及時(shí)清理、維修，防止油污繼續(xù)腐蝕帶來(lái)更大的破壞。

3 后期治理措施

高速公路某段抗滑薄層病害治理時(shí)，采取了如下的施工方法以預(yù)防病害的再次發(fā)生。實(shí)施交通管制，封閉車道，確保施工安全。為了減少車輛對(duì)施工造成的影響，封閉車道前后距離不少于2 km，并嚴(yán)格限制車速。查驗(yàn)破壞邊界，使用切割機(jī)對(duì)破壞邊界進(jìn)行切割。為了便于施工，切割的每塊面積應(yīng)大于1m ×1m，然后用鑿子鑿除黏結(jié)料，裝入麻袋運(yùn)走。

對(duì)原路面進(jìn)行大間距刻槽，深度為3～5mm，刻槽間距是50mm(普通的槽間距是20mm)。然后用鋼刷刷出新鮮的混凝土面，再用高壓電熱吹風(fēng)機(jī)清潔原路面，以保證路表面足夠的清潔和干燥。其他工序同原施工工序。

治理過(guò)程中采用大間距刻槽，黏結(jié)料深入到溝槽中，增加了接觸面積，這樣，每隔50mm就形成了一道“加筋”骨架結(jié)構(gòu)，使整體強(qiáng)度得到提升。

4 小結(jié)

實(shí)踐證明，路面抗滑薄層的工作耐久性受施工時(shí)基面強(qiáng)度、環(huán)境溫度、施工界面干凈干燥程度及運(yùn)營(yíng)時(shí)的路況條件等因素的影響較大，并受到自身特性的限制，施工時(shí)應(yīng)該考慮這些因素的影響，并采取一定的保證措施。

［1］ 崔溦.山區(qū)高速公路溝谷軟基處理技術(shù)研究［D］.天津大學(xué)，2005.

［2］ 上官甦.石灰?guī)r山區(qū)高速公路路基開挖中的環(huán)境保護(hù)研究［D］.北京工業(yè)大學(xué)，2006.