環(huán)氧彩色防滑路面施工過程存在的問題及對策

張文才

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

近年來，許多彩色路面出現(xiàn)在國內(nèi)道路上，不僅起到裝飾路面的作用，而且具有警示駕駛?cè)藛T和行人的安全。國內(nèi)外目前主要有四類彩色路面材料:一是彩色瀝青混合料類；二是乳化彩色瀝青稀漿封層類；三是彩色水泥灌漿瀝青混合料類；四是彩色路面防滑涂料。較之前三類材料，彩色防滑路面具備更加突出的防滑性能，在彩色防滑路面體系中，目前國內(nèi)又分為環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯、聚脲等不同防滑材料，其中經(jīng)改性后的環(huán)氧樹脂材料其黏度較低、黏結(jié)強(qiáng)度高、耐老化、操作性好，可適用于不同的混凝土基層，成為國內(nèi)彩色防滑路面膠結(jié)料的首選[1]。

1 反應(yīng)機(jī)理

環(huán)氧彩色防滑路面膠結(jié)料中通常使用環(huán)氧樹脂主要技術(shù)指標(biāo)為：色度小于等于40 Hazen單位（鉑鈷色號(hào)），環(huán)氧當(dāng)量184～195 g/mol，水解氯小于等于0.20%，無機(jī)氯小于等于50 mg/kg，揮發(fā)物（150℃，40 min）小于等于 0.50%，黏度（25℃）小于等于10 000～16 000 mPa·s。固化劑主要有有機(jī)胺類固化劑、改性胺類固化劑、有機(jī)酸酐類固化劑等，因環(huán)氧樹脂固化后的特性要求不同，目前國內(nèi)廠家主要使用兩種或以上固化劑復(fù)配。同時(shí)為了在較低環(huán)境溫度情況下提高固化速度，縮短開放交通時(shí)間，在適當(dāng)提高固化劑比例的同時(shí)，加入適量的促進(jìn)劑，有機(jī)胺類固化劑交聯(lián)固化機(jī)理如式（1）：

2 施工步驟

路面清理→測量放樣→貼美紋紙→膠結(jié)料試配→批量配置膠結(jié)料→底涂→噴灑骨料→清理美骨料（施工完畢后大約1 h清理美紋紙，并用軟掃帚將表面多余的骨料清除，在2～3 h之后，用硬掃帚或真空掃除器將表面多余骨料清除）→面涂→交聯(lián)固化并養(yǎng)護(hù)24 h→交工驗(yàn)收、通車。

3 存在問題及對策

3.1 環(huán)氧固化層、骨料脫落及對策

圖1～圖3實(shí)物圖片為2014年某高速公路環(huán)氧彩色防滑路面施工20 d后的質(zhì)量對比，圖1環(huán)氧固化層脫落，直接影響防滑效果與使用壽命，產(chǎn)生原因?yàn)椋篴）路面浮漿或雜物等清理不干凈；b）施工時(shí)路面有水或有潮氣。因此需要在施工時(shí)做好如下準(zhǔn)備工作：用反光錐或其他警示護(hù)欄把需要鋪設(shè)的路面封閉起來，然后使用掃把或路面清潔機(jī)把地面上的雜物及其他垃圾清掃干凈，再使用吹風(fēng)機(jī)把地面上的灰塵清理干凈。注意：施工路面不可以有水或帶有潮氣，潮濕的路面會(huì)大大地降低環(huán)氧膠結(jié)料對路面的附著力，嚴(yán)重影響?zhàn)そY(jié)質(zhì)量。具體混凝土基層的質(zhì)量要求為：濕度小于等于3%、抗壓強(qiáng)度大于等于24.0 MPa、平整度小于等于2 mm/m以及表面無砂粒、無裂紋、無油污、無空洞等。對混凝土基層不同處理方式對基層的黏結(jié)強(qiáng)度如表1所示。

圖1 環(huán)氧固化層脫落

圖2 骨料脫落

圖3 未脫落彩色防滑路面

表1 對混凝土基層不同處理方式后與基層黏結(jié)強(qiáng)度的影響

圖2為施工20 d后產(chǎn)生環(huán)氧層與骨料同時(shí)部分脫落，產(chǎn)生原因：a）環(huán)氧膠結(jié)料用量不足，應(yīng)達(dá)到1.8～2.2 kg/m2。b）骨料用量 φ1～φ3為 5.0～5.2 kg/m2，φ2～φ3 為 5.5～5.7 kg/m2。因此要嚴(yán)格控制材料用量，同時(shí)可適當(dāng)增加壓力，使得骨料嵌入固化層大于等于2/3體積方可不脫落。

3.2 環(huán)氧膠結(jié)料固化時(shí)間較長及對策

環(huán)氧樹脂必須與固化劑反應(yīng)以生成三向立體結(jié)構(gòu)才具有實(shí)用價(jià)值。因此，固化劑的結(jié)構(gòu)與品質(zhì)將直接影響環(huán)氧樹脂的應(yīng)用效果。如經(jīng)過24 h之后環(huán)氧膠結(jié)料仍未固化，從而影響施工進(jìn)度與交通開放。

環(huán)氧膠結(jié)料主原材料為：環(huán)氧樹脂E51（產(chǎn)地：南通星辰化工科技材料有限公司）；固化劑T31（產(chǎn)地：安徽新遠(yuǎn)化工有限公司）；溶劑DOP（產(chǎn)地：河北欣音化工有限責(zé)任公司）；填料（河北靈壽恒陽礦業(yè)有限公司）。

不固化可能原因及對策：a）固化劑量太少或太多（配比相差很大，該比例需根據(jù)施工環(huán)境條件及兩組分材料施工前做少量試驗(yàn)確定，既要確保固化及固化后的強(qiáng)度要求，同時(shí)需滿足施工和易性）。表2表明選擇配比為環(huán)氧膠結(jié)料∶固化劑=6∶1（質(zhì)量比），固化時(shí)間為120 min（25℃、100 g混合量）固化為最佳方案。b）環(huán)氧膠結(jié)料儲(chǔ)存時(shí)間較長用前未攪拌或未攪拌均勻而產(chǎn)生部分不固化。c）在實(shí)際使用過程中誤將活性稀釋劑用作固化劑。d）固化反應(yīng)屬于化學(xué)反應(yīng)，受固化溫度影響很大，溫度增高，反應(yīng)速度加快，凝膠時(shí)間變短；凝膠時(shí)間的對數(shù)值隨固化溫度上升大體呈直線下降趨勢，但固化溫度過高，常使固化物性能下降，所以存在固化溫度的上限；必須選擇使固化速度和固化物性能折中的溫度，作為合適的固化溫度，該項(xiàng)目所使用環(huán)氧樹脂膠結(jié)料固化環(huán)境溫度為5℃～35℃。e）環(huán)境溫度較低時(shí)可降低環(huán)氧膠結(jié)料∶固化劑比例（質(zhì)量比），同時(shí)可在原配方中加入少量的固化促進(jìn)劑DMP-30，其量約占總量的2%，也可降低固化時(shí)間。

表2 環(huán)氧膠結(jié)料與固化劑質(zhì)量比與固化時(shí)間關(guān)系

3.3 防滑層出現(xiàn)氣泡及對策

防滑層中出現(xiàn)氣泡直接導(dǎo)致防滑路面強(qiáng)度與使用壽命，其主要原因?yàn)樵谑┕み^程中，由于兩組分混合后的攪拌、施涂等的機(jī)械操作，以及環(huán)氧樹脂與固化劑為Q＞0的放熱反應(yīng)，從而產(chǎn)生熱量使得在施工后固化層出現(xiàn)氣泡[2]。解決方法有：a）生產(chǎn)時(shí)在固化劑組分中適當(dāng)加入消泡劑，以降低膠結(jié)料的表面張力，消除氣泡的產(chǎn)生。b）在施工過程中，將攪拌后的混合體系靜置10 min后再進(jìn)行施工。c）通過加入適量的環(huán)氧活性稀釋劑，以改善體系黏度，達(dá)到消除氣泡的目的。d）在施工過程中，在兩組分?jǐn)嚢韬笊刑幱诹鲃?dòng)狀態(tài)時(shí)用針刺輥筒涂覆，方可降低氣泡出現(xiàn)概率。

3.4 防滑層表面泛白及對策

目前所使用的環(huán)氧彩色防滑路面材料主要為油性類環(huán)氧樹脂，因此在使用過程中必須注意路面及天氣濕度，嚴(yán)禁在雨天施工，只有在基層含水率小于等于3%的情況下方可施工。否則一方面不利于交聯(lián)固化反應(yīng)的順利進(jìn)行，同時(shí)固化成膜后的防滑層表面容易出現(xiàn)泛白現(xiàn)象，既影響美觀又降低彩色防滑路面的使用壽命。其原因?yàn)椋喊奉惞袒瘎﹑H＞7，能與大氣中的CO2、SO2、H2O生成溶于水的鹽類。因此，在實(shí)際使用過程中要嚴(yán)禁在24 h內(nèi)在相對濕度較大或雨天施工。一旦出現(xiàn)上述情況，需立即清理干凈表面后進(jìn)行二次涂覆或噴灑pH為5～6之間的弱酸中和。施工現(xiàn)場測定混凝土基層含水量最佳方法為塑料薄膜覆蓋實(shí)驗(yàn)法，即將至少1 m×1 m聚乙烯薄膜用膠帶封貼在混凝土施工面上，待至少24 h后，根據(jù)塑料薄膜上出現(xiàn)冷凝水的數(shù)量確定基層含水率。

4 結(jié)語

目前道路彩色防滑路面主要體系仍為油性類環(huán)氧樹脂，由于價(jià)格較為便宜，與路面的黏結(jié)強(qiáng)度較高，使用壽命較長等突出優(yōu)點(diǎn)使該材料在市場中仍然占有重要位置。但在實(shí)際施工過程中必須注意上述列舉的部分主要問題及相關(guān)對策，方可達(dá)到滿意的效果。特別需注意施工濕度及攪拌后的混合環(huán)氧體系必須及時(shí)使用，否則造成無可挽回的經(jīng)濟(jì)損失。