高速公路水泥混凝土橋面抗滑修復材料及工藝研究

譚圣坤

(廣西高速公路投資有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

高速公路混凝土橋面修復是在通車運營的情況下實施的，作業面封閉、復雜，作業時間緊迫，所用材料應能盡早固結穩定，施工工藝應簡單快捷；此外，為了不增加橋梁恒載，不改變橋面兩端路面的標高及交安設施，要求修復后橋面標高不能有太大的改變(修復前后標高改變不宜超過3 mm)。修復后，抗滑系數應該恢復到65(BPN)以上。

1 混凝土橋面抗滑修復材料及工藝

1.1 環氧樹脂+陶瓷顆粒(彩色抗滑層)

將高分子基料與填料按一定比例混合得到膠結料，然后攤鋪在處理過的水泥混凝土橋面上，最后在膠結料上撒布彩色骨料，待其完全固化后即得到彩色薄層抗滑層。彩色抗滑層結構示意圖如圖1所示。

圖1 彩色抗滑層結構示意圖

1.2 “Rulamc”專利技術+乳化瀝青混合料(超級微表處層)

引入“Rulamc”專利技術，用級配石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)與聚合物改性乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌制成流動型混合料，再均勻灑布于混凝土橋面上。

1.3 改性雙組份聚氨酯+穩定劑配制乳液(RES毫米級彩色抗滑薄層)

采用改性雙組份聚氨酯+穩定劑配制乳液、配合金剛砂、滑石粉、顏料等混合而成的一種毫米級彩色超薄抗滑層，能夠有效封閉橋面微裂隙，起到防水作用，同時配合機械設備，對橋面板進行修復，獲得良好的構造深度，然后同步噴灑結合料和金剛砂，形成抗滑薄層。RES抗滑薄層結構示意圖如圖2所示，其中粘結層可根據現場路面情況決定是否使用。

圖2 RES抗滑薄層結構示意圖

1.4 水性環氧+金剛砂封層

水性環氧+金剛砂封層是一項新型的水泥混凝土橋面復合型成套養護技術。采用“銑琢+抗滑封層”復合工藝，即采用銑琢車對原橋面進行表面處理，再使用封層車將固結料和抗滑集料同步灑布在路表面形成路面抗滑封層。水性環氧+金剛砂封層材料由水性環氧聚合物為固結料和抗滑集料組成，其中抗滑封層固結料由水性環氧乳液A組分、胺類固化劑B組分組成；抗滑封層的抗滑集料為棕剛玉或金剛砂。

2 各種混凝土橋面抗滑層的特點

2.1 環氧樹脂+陶瓷顆粒(彩色抗滑層)

(1)粘接強度高，耐磨性好。彩色薄層抗滑層與水泥混凝土路面的粘接強度可達2.0 MPa以上，與瀝青混凝土路面的粘接強度大于瀝青混凝土的抗拉強度，不易出現脫落，同時石料耐磨性好，可確保抗滑性和耐久性。

(2)耐腐蝕、阻燃性好。可抵御汽油、柴油、機油等侵蝕，在空氣中自身不燃燒。

(3)技術方案成熟，施工方便、要求低。能在常溫下施工，封閉交通時間不長，不同施工單位在工藝控制上差異不大，影響施工質量的主要因素是原材料品質。

(4)環氧樹脂+陶瓷顆粒抗滑層平均鋪筑厚度2 mm，一般情況下，使用壽命2年左右，市場價格145～165元/m2。

2.2 “Rulamc”專利技術+乳化瀝青混合料(超級微表處層)

(1)“Rulamc”專利技術在室外環境下能使乳化瀝青混合料的成型時間由原來的2 h縮短到0.5～1 h，大大減少交通管制的時間，同時還能適應夜間、隧道、橋梁結構物和低溫條件下的施工環境。

(2)修復時橋面色彩可調，色澤均勻，路面美觀度高。

(3)修復完一個月內，橫向系數超過80，半年后>60，經5年交通運營，仍可維持在48以上。

(4)修復后，用滲水儀檢測，橋面滲水系數<10，基本不滲水。

(5)技術方案成熟，但對施工工藝要求高，不同施工單位在工藝控制上差異較大，影響施工質量的主要因素包括原材料品質和施工過程控制。

(6)超級微表處抗滑層平均鋪筑厚度為8～12 mm，一般情況下，使用壽命3～5年左右，市場價格70～85元/m2。

2.3 改性雙組份聚氨酯+穩定劑配制乳液(RES毫米級彩色抗滑薄層)

(1)有良好的抗紫外性能，不容易被光線污染造成路面色彩老化，保持色彩鮮艷。

(2)粘結能力強，骨料不易脫落，使用壽命長。

(3)抗滑層顏色種類豐富多變，可進行各種花紋和圖案的繪制。

(4)膠結料通過化學反應自然固化，固化時間快可實現快速開放交通。

(5)采用柔性的聚氨酯材料為膠凝劑，常溫施工，且無需大型機械設備，施工便利，材料自身相容性好，后期維修方便且不會出現明顯的接縫痕跡。

(6)常溫施工、常溫固化，整個施工過程不需要外加能源，低碳節能、綠色環保。

(7)技術方案相對成熟，對施工工藝要求高，不同施工單位在工藝控制上差異較大，影響施工質量的主要因素包括原材料品質和施工過程控制。

(8)RES毫米級彩色抗滑薄層厚2～3 mm，一般情況下，使用壽命3～5年左右，市場價格110～125元/m2。

2.4 水性環氧+金剛砂封層

(1)流動性好、滲透性強。采用雙組份水性環氧膠凝劑，混合后表面張力急劇降低，具有較好的流動性和滲透性，能自流滲入界面空隙，并在常溫下固化。

(2)著色穩定、色度可調。采用雙著色原理，即粘結料與集料同時著色；粘結料可加入染料以化學反應的方式進行著色，效果穩定，不易褪色；集料通過焙燒工藝進行著色，不僅色彩可調，且著色穩定。

(3)粘結能力強。粘結料為環氧樹脂、聚氨酯及丙烯酸樹脂等熱固性材料，固化后具有較好的穩定性和超強的粘結力。

(4)綠色環保。采用水基環氧材料，對環境無腐蝕、污染，人體接觸后無傷害，常溫施工，無需加熱，減少能耗。

(5)施工簡單。采用全自動智能化灑布車，全自動操作，無需過多人員作業。

(6)安全美觀。施工后路面色彩鮮明，具有交通誘導、警示及美化作用；同時可改善路標平整度，提高路面抗滑和防水性能，提升行車舒適性和安全性。

(7)水性環氧+金剛砂抗滑層是一個超薄的著色磨耗層；可以增加輪胎和路面的接觸點，降低行車時的路面噪音，增加行車舒適性。

(8)技術方案相對成熟。采用全自動智能化灑布車施工，全自動操作，影響施工質量的主要因素包括原材料品質和施工過程控制。

(9)水性環氧+金剛砂封層平均厚度為1～2 mm，一般情況下，使用壽命3～5年左右，市場價格75～90元/m2。

3 混凝土橋面各種抗滑層優缺點比較

從技術角度考慮，以上四種抗滑層主要差別在于鋪裝材料和結構形式不同。其中，環氧+陶瓷顆粒彩色抗滑層施工簡單，采用人工攤鋪，施工效率低，不適于大規模施工，雖抗滑性好，但是剛度大，舒適性欠佳，耐老化性能相對差一些；超級微表處抗滑層采用乳化瀝青膠結料，可以較好地恢復路面抗滑性能，耐久性較好，施工時采用全機械化作業，施工效率高，適合大面積作業，性價比較高，但攤鋪厚度要求8～12 mm，相對較厚，對橋面標高會產生一定影響；RES彩色抗滑薄層和水性環氧+金剛砂封層施工簡單、抗滑性好、耐久性較好、顏色種類多、色彩鮮艷，且鋪裝厚度只有2 mm左右，對標高影響最小，但是，RES采用聚氨酯和金剛砂拌合攤鋪，相對而言成本較高，且施工為人工作業，施工效率相對較低，不適宜大面積施工作業；水性環氧+金剛砂封層，施工采用全機械化作業，效率高，質量容易控制。

通過四個抗滑層的經濟性對比(見表1)，除超級微表處和水性環氧+金剛砂封層成本相對較低之外，環氧樹脂+陶瓷顆粒和RES毫米級彩色抗滑薄層市場價格均在110元/m2以上。

表1 抗滑層對比分析表

綜上所述，目前國內可用于混凝土橋面抗滑修復的材料和技術很多，但較經濟和實用的技術有超級微

表處抗滑層和水性環氧+金剛砂封層方案，修復后，效果顯著，使用壽命大概在3～5年，綜合來看，性價比最高。且超級微表處抗滑層和水性環氧+金剛砂封層都為機械施工，適合于大面積作業。此外上述四個抗滑層技術方案中，目前環氧樹脂+陶瓷顆粒已是較為成熟的技術，能夠實施的單位較多，而超級微表處、RES毫米級彩色抗滑薄層和水性環氧+金剛砂封層均為新材料新工藝，可選擇的實施單位不多。

4 結語

高速公路混凝土橋面抗滑修復材料及工藝的研究，在國內日趨成熟，在國外已有大量工程成功應用于混凝土橋面，平均使用壽命不低于10年，國內常用的技術方案為環氧+單粒徑碎石，即由環氧類粘結劑和單粒徑碎石組成抗滑薄層，對橋面起到防水、保護等功能，單粒徑碎石能增強結構層表面的粗糙度，顯著提高橋面的抗滑系數。

[1]趙鋒軍、李宇峙.鋼橋面薄層環氧樹脂混凝土鋪裝材料路用性能實驗研究[J].公路，2010(2)：74-78.

[2]徐 敏，李宇峙，張 平.環氧樹脂混凝土的疲勞試驗研究[J].中外公路，2009(2)：200-203.

[3]方 星，王興昌，磨練同.環氧薄層鋪裝材料加速加載實驗研究[J].公路，2010(10)：214-219.