寒區水泥混凝土路面熱熔型標線耐久性不足的原因分析

楊洪生

(黑龍江省交通科學研究所)

近年來我省公路建設快速發展，各等級公路建設里程迅速增加，其中二級及二級以下的路面主要采用水泥混凝土路面形式。通過實際竣工驗收及養護管理發現，我省的水泥混凝土路面上熱熔標線一般在一至三年內大量脫落，普遍沒有達到設計壽命，基本上二年內按標準必須重新進行施劃，給本就緊張的養護經費造成壓力。在寒區水泥混凝土路面熱熔標線耐久性不足是一個普遍現象。所以，有必要分析標線涂料施劃過程中存在的問題，以解決這一難題。

關于標線的耐久性，在德國“道路標線補充技術規程和規范(ZTV－M84)”中規定:“標線必須與底面有較好的粘結性、耐老化性和耐鹽性及對預計的交通負荷有足夠的耐磨性”。

熱熔型道路標線涂料是以天然樹脂或石油樹脂合成材料為成膜物質，輔以填料、助劑、反光材料以及顏料組成。固體成分高達100%，其常溫下為粉塊狀物質，加熱熔化為流動狀態的液體，涂覆后冷卻為粘接在路面上的固體膜層。它具有干燥時間短，對路面附著力好，耐候性、耐久性好、對環境無污染等特點。

下面幾個因素對熱熔型標線與底面的粘結性有決定性的影響(這里，底面指的是混凝土):

(1)界面結合劑(底涂劑)的類型及特性;

(2)標線涂料的成膜物質及特性;

(3)混凝土表面的預處理;

(4)施工工藝;

(5)其他:混凝土表面的潮濕程度;混凝土面層是否有養護劑;超重碾壓等。

上述幾種對水泥混凝土路面標線與底面粘結有重要影響的因素是按影響力進行排序的，其中最重要的影響因素就是界面結合劑。

1 無界面結合劑時涂層與底面粘結力顯著降低

熱熔標線涂料的成膜物質主要是C5 石油樹脂，它是脂族類(C5 alphatic)的一種，平均分子量1000 ～2500，屬大分子，在70 ～140 ℃熔融后呈流動性液態。而水泥混凝土路面是一種堿性無機鹽與骨料共同形成的密實性非均勻混合物，其表面砂漿層水化物微孔直徑一般在50 nm ～10 μm 之間(不含氣泡類微孔)。由于熱熔標線涂料中包含最細為400目(44 μm)的重質硫酸鈣作為填料，這些填料包裹在樹脂周圍，很難滲入表層砂漿中的微孔，導致涂料與底面的粘結性不足。進而導致標線層的脫落。所以在沒有界面結合劑的情況下，標線涂料融化后直接涂覆于混凝土表面，顯著降低了二者之間的粘結力。在工程上，主要表現在界面結合劑技術指標不合格或涂刷量不足。

2 標線涂料本身技術指標不適合于水泥混凝土路面

材料在溫度上升1℃時的單位長度或單位體積的變化，分別稱之為線脹系數或體脹系數，統稱熱脹系數;相對應的，在溫度下降時，稱之為溫縮系數。水泥混凝土路面溫縮系數:5 ～45 ×10－6。瀝青混凝土路面溫縮系數:20 ～40 ×10－6。

標線的脫落，也與標線與基底的溫縮系數差異太大有關。由于相對于路面來說，標線寬度較窄(10 ～20 cm)，厚度較薄(熱熔型1.2 ～2.2 mm)，在長度方向可以看作是一條線，另外標線涂料主要成份為高分子化合物，對溫度非常敏感，熱脹系數及溫縮系數較大，也即在長度方向上的變形較大，這一點體現在瀝青路面標線上經常出現的間斷性裂縫(間距一般少于10 cm)。相比標線來說，水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面的溫縮系數較小(比標線低一個數量級)，在溫度變化時，在長度方向上產生的變形比標線小得多，造成標線涂料不能與基底產生協調變形，或無法抵抗二者結合面產生的剪切應力，即會出現二層剝離，表現為標線脫落。

從理論上來說，如果不從根本上改變標線涂料類型(如雙組份水性等)，采用碳族樹脂或松香類樹脂為主的熱熔型標線涂料無法達到與水泥混凝土路面基底相近的溫縮系數。

由于寒區日氣溫變化較大，標線隨氣溫變化產生的累積變形或疲勞變形也較大，所以對標線材料的柔韌性要求非常高。普通標線涂料重視強度及抗磨性，柔韌性不足，無法與基底同步變形，這也是標線脫落的一個原因。

3 混凝土表面沒有處理到位

瀝青混凝土是的膠結料－瀝青與標線涂料中常用的樹脂均為有機物，常用的C5 石油樹脂也是石油產品的一種，所以與瀝青的相容性較好，新建路面即使沒有使用界面結合劑也能牢固粘結。但水泥混凝土路面表層主要是由砂漿及水泥漿(石)形成的無機固化物，特別是新建路面表層還存在堿性活性水化物，這層水化物以浮漿的形式存在，而且隨著養護期的延長不斷形成，一般在養護21d 后不再發展，這層浮漿嚴重影響標線的粘結，所以在施劃前一定要仔細進行表層處理。

一般標線作業區的處理采用人工鋼刷或機械滾刷二種形式，機械式效率高。清掃的效果以風力滅火器吹凈后表層無浮漿為準，一般使用清掃機后可將水泥混凝土路面表層清除0.1 ～0.3 mm。

如果沒有將混凝土表面處理好，表面存在的浮灰(漿)一方面影響界面結合劑的下滲，另一方面與界面結合劑混合為泥漿，在標線層與基底間形成薄弱層，嚴重影響標線涂料的粘結力。

4 其他方面

影響熱熔型標線與底面的粘結性的因素還包括:施劃前路面是否使用過養護劑、基底的潮濕程度、完工后車輛的碾壓等。

基底如果存在游離水份，會防礙界面結合劑的下滲及揮發，延緩界面結合劑的成膜，如未完全干燥前進行標線施劃，還會導致氣泡的產生，在涂料成膜前即與基底未粘結成一體。

在我省，養護劑的使用并不多，但如果使用后，對標線的施劃影響非常大。養護劑與界面結合劑的效果類似，都是在混凝土表面形成一層薄膜。一般養護劑最大下滲厚度為0.5 mm，這為標線作業區的表面處理帶來難度。由于養護劑與界面結合劑的成膜物質不同，二者不能良好結合，所以，標線施劃前一定要將帶有養護劑的作業區清掃干凈，露出堅實的基底。

標線施劃后也承載車輛碾壓的功能。由于普通標線注重強度及抗磨性，在強度方面均有較好的表現，但作為一個薄層材料，在堅硬的基底上面承受大噸位車輛碾壓時，會在標線底層形成受力集中區，直接將標線層壓裂，這也是水泥路面標線常見網裂的原因。由于裂縫的存在，雨(雪)水會沿裂縫滲入結合面，在凍融循環的破壞下導致涂層的脫落。

［1］唐永義，張仁瑜. 水泥混凝土路面標線［J］. 中外公路，1991，(4):52 －56.

［2］趙嬌嬌，王久芬，張軍科，等. 道路標線涂料的研究進展［J］.上海涂料，2006，(9):12 －15.

［3］鄭家軍，薛曉東. 雙組分道路標線材料及其應用［J］. 山西交通科技，2005，(4):68 －69，78.

［4］鄭家軍，杜玲玲. 新型特殊功能道路標線涂料的發展應用［J］.中國涂料，2003，(3):45 －47.

［5］劉俊權，杜海，張帥. 增塑劑對標線涂料軟化點和抗壓性能的影響［J］. 山西建筑，2010，(10):160 －162.

［6］葛喨，孫凌，張憲康. 新一代噴涂聚脲路面標線涂料［J］. 涂料工業，2006，(3):36 －38.

［7］商亞鵬. 半剛性基層瀝青路面溫縮性能試驗及溫度應力分析［D］. 長安大學，2008.

［8］馬忠仁. 熱熔型道路標線涂料的原材料選擇及質量控制要點［J］. 遼寧交通科技，2012，(12):57 －58.