冷涂型薄層彩色防滑路面性能及應(yīng)用

王兆林

（上海南環(huán)高速公路建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 200435）

0 引言

目前我國高速公路部分路段如隧道出入口、匝道、收費(fèi)口等處普遍存在著抗滑性能不佳的問題。在雨霧等不良?xì)夂驐l件下，道路表面濕滑，極易引發(fā)交通事故。而在道路面層上鋪設(shè)彩色防滑材料，不僅可以起到裝飾路面的作用，同時(shí)可以提醒駕駛?cè)藛T，提高車輛和路面的摩阻系數(shù)，防止打滑產(chǎn)生交通事故。因此，在隧道出入口、匝道、收費(fèi)口等交通事故頻發(fā)路段鋪設(shè)薄層彩色路面防滑材料已被普遍認(rèn)可和接受[1]。

1 冷涂型彩色防滑路面表面構(gòu)造

按照施工方式，薄層彩色防滑路面可以分為熱熔型和冷涂型兩大類[2]。熱熔型彩色防滑路面工后擺值（BPN）通常在60左右，雖然初始附著性能較好，但是耐久性差。冷涂型彩色防滑路面工后擺值（BPN）普遍不小于70，抗?jié)窕阅軆?yōu)越，抗壓和壓縮剪切性能良好，附著性能突出，近年來已經(jīng)逐漸成為我國公路彩色路面主要的應(yīng)用形式[3]。

冷涂型彩色防滑路面材料主要由基料和骨料兩部分組成[4-5]。基料為雙組分，包含主劑（由環(huán)氧樹脂和聚氨酯等組成）、固化劑。在常溫下基料主劑與固化劑通過化學(xué)反應(yīng)形成基料層，厚度為0.8～2.5 mm。骨料通常采用石英砂、玄武巖或鋁礬土顆粒,顆粒粒徑為1～4 mm，莫氏硬度值應(yīng)不小于6。薄層彩色防滑路面構(gòu)造如圖1所示。

圖1 冷涂型薄層彩色防滑路面構(gòu)造

2 冷涂型彩色防滑路面性能試驗(yàn)

2.1 試樣制備

保持25℃的試驗(yàn)溫度條件，將基料的雙組分（主劑與固化劑）按5∶1的質(zhì)量比混合并攪拌均勻，其中主劑主要由環(huán)氧樹脂、聚氨酯、填料和活性稀釋劑組成（環(huán)氧樹脂為主劑主要組分，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%～60%）；基料的用量為2 kg/m，涂層厚度為2～4 mm；基料層涂抹完畢后，在基料上立即撒布彩色防滑骨料，直至骨料全部覆蓋基料。通常骨料的撒布厚度為3～5 mm，撒布量為6～10 kg/m。

2.2 性能測試

參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTGE60-2008）、《路面標(biāo)線涂料》（JT/T 280-2004）、《色漆和清漆拉開法附著力試驗(yàn)》（GB/T 5210-2006）、《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）、《路面防滑涂料》（JT/T 712-2008）等試驗(yàn)規(guī)程，對試樣進(jìn)行抗滑性能、抗壓性能、附著性能、磨光值和莫氏硬度等性能測試。

（1）抗滑性能。表1為冷涂型彩色防滑路面試樣抗滑性能試驗(yàn)結(jié)果。由表1可知：冷涂型彩色防滑路面試樣的擺值（BPN）為75～83，高于路面設(shè)計(jì)規(guī)范要求（BPN≥45），同時(shí)高于防滑型路面的要求（BPN≥70），說明其抗滑性能表現(xiàn)優(yōu)異；此外，通過表1還可以看出，隨著骨料粒徑的增加,試樣構(gòu)造深度隨之增大，即骨料粒徑與試樣的構(gòu)造深度之間存在一定的正比關(guān)系。

表1 抗滑性能試驗(yàn)結(jié)果

（2）附著性能。參照試驗(yàn)規(guī)范，進(jìn)行附著性能試驗(yàn)，基料的附著力隨主劑中環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以主劑質(zhì)量為基準(zhǔn)）、固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以環(huán)氧樹脂質(zhì)量為基準(zhǔn)）增加的變化曲線如圖2所示。

圖2 基料附著力與環(huán)氧樹脂和固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系

試驗(yàn)結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂和固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對基料的附著性能影響較大。當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量為主劑質(zhì)量的45%左右時(shí)，基料附著力達(dá)到極大值，當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量超過主劑質(zhì)量的45%時(shí)，基料附著力隨之略有下降。此外，當(dāng)固化劑質(zhì)量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的40%左右時(shí)，基料附著力達(dá)到最大值12 MPa。

（3）骨料性能。骨料性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，骨料性能（磨光值和莫氏硬度）高低與骨料種類有關(guān)，石英砂、玄武巖、鋁礬土這3種骨料的磨光值均達(dá)到或超過70，滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）對磨光值的要求（PSV＞42）；此外，玄武巖、鋁礬土這2種骨料的莫氏硬度均滿足《路面防滑涂料》（JT/T 712-2008）對莫氏硬度的要求（不小于6）。其中鋁礬土的骨料性能最佳。

表2 骨料性能試驗(yàn)結(jié)果

3 工程實(shí)例

3.1 概況

根據(jù)某隧道2016年交通事故數(shù)據(jù)，隧道上行方向共發(fā)生事故144起，下行方向共發(fā)生事故57起，上行方向尤其以入口段事故居多。經(jīng)分析，上行方向隧道入口處于2.9%縱坡段，車輛經(jīng)由連接匝道進(jìn)入隧道后，正好位于下坡路段。駕駛員在隧道內(nèi)未必對道路坡度有清楚的判斷，可能對車輛間距控制不妥，容易因車輛制動(dòng)不及時(shí)而誘發(fā)事故，因此造成了上行方向隧道入口范圍內(nèi)事故頻發(fā)。隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖見圖3。

圖3 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

3.2 彩色防滑路面施工

隧道面層彩色防滑路面施工于2017年9月在上行隧道入口下坡段全車道寬度進(jìn)行，具體實(shí)施范圍為：上行方向 K27+600～K27+820、K27+920～K28+100、K28+200～K28+800，總長 1 km，路面面積11 250 m2。隧道彩色路面施工見圖4。

圖4 隧道彩色路面施工

主要施工流程為：

（1）首次施工應(yīng)封閉交通。由于隧道交通流量較大，因此施工時(shí)間為夜間22：00至次日凌晨4：00，在此時(shí)間段封閉施工區(qū)域的交通。

（2）清洗路面。通常采用含量為5%的鹽酸清洗施工區(qū)域，施工區(qū)域隧道鋪裝經(jīng)自然晾干或烘干機(jī)烘干后，采用空氣噴槍清除表面灰塵，并對表面裂紋及小洞進(jìn)行修補(bǔ)，確保路面干燥整潔無病害。

（3）保護(hù)非施工區(qū)域。采用黃色膠帶對施工區(qū)域圍封，以免彩色瀝青對非施工區(qū)域產(chǎn)生污染。

（4）制作基料。根據(jù)要求將主劑與固化劑按照5:1的質(zhì)量比拌合，使其滿足施工和規(guī)范的要求，并采用攪拌器充分?jǐn)嚢瑁瞥墒┕び玫幕稀?/p>

（5）攤涂基料。將制作好的基料攤?cè)雵獾氖┕^(qū)域，再用施工用刷將其均勻攤涂，禁止出現(xiàn)遺灑或過薄過厚的現(xiàn)象，遺灑要及時(shí)人工補(bǔ)刷，過厚應(yīng)及時(shí)攤勻，保證基料用量為2.6～2.8 kg/m2。

（6）撒布骨料。攤涂基料后，立即將1～3 mm粒徑碎石均勻鋪撒在基料上，以完全覆蓋基料為準(zhǔn)。確保撒播量為 15 kg/m2。

（7）骨料撒布1 h后，撕下膠帶。自然條件下養(yǎng)護(hù)3～4 h（固化時(shí)間），并清除多余骨料后開放交通。

路段工前工后相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 路段工前工后相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)

4 結(jié)語

（1）冷涂型彩色防滑材料的擺值（BPN）為75～83，且隨著骨料粒徑的增加,材料構(gòu)造深度也隨之增大，即其抗滑性能表現(xiàn)優(yōu)異。

（2）環(huán)氧樹脂和固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對基料的附著性能影響較大，當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量占主劑質(zhì)量的45%左右時(shí)，基料附著力達(dá)到極大值，即主劑中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在45%左右。

（3）骨料性能（磨光值和莫氏硬度）高低與骨料種類有關(guān)，石英砂、玄武巖、鋁礬土這3種骨料的磨光值均達(dá)到或超過70，玄武巖，鋁礬土的莫氏硬度均大于6，其中鋁礬土的骨料性能最佳。

（4）以某隧道出入口鋪設(shè)冷涂型彩色防滑路面為實(shí)體工程，工后試驗(yàn)檢測擺值和構(gòu)造深度均滿足相關(guān)規(guī)范要求，即冷涂型彩色路面的施工提升了路面抗滑系數(shù)，可在一定程度上減少交通事故的發(fā)生。

[1]唐江龍.淺議彩色防滑路面的性能及應(yīng)用 [J].西部交通科技,2013,68（3）：15.

[2]詹紅菊,馬雪濤,嚴(yán)文,等.環(huán)氧膠粘劑在市政彩色防滑路面鋪裝中的應(yīng)用[J].中國市政工程,2016（6）：47-49.

[3]張文才.環(huán)氧彩色防滑路面施工過程存在的問題及對策[J].山西交通科技,2016（2）:16-18.

[4]薛常龍,曹玉華，李長江，等.薄層彩色防滑路面應(yīng)用技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展與展望 [J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2017,147（3）：46-49.

[5]薛常龍,曹玉華，李長江，等.環(huán)境友好型彩色防滑路面材料研制與性能研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2017,148（4）：119-122.