水泥混凝土路面抗滑技術措施研究

金小磊

水泥混凝土路面具有強度高、穩(wěn)定性好、耐磨、使用壽命長、養(yǎng)護維修費用小及承載力大等優(yōu)點,成為高級重載路面的重要形式之一,在公路、城市道路、廠礦道路、機場道路中得到廣泛應用。但由于近年來我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,汽車保有量不斷增加,導致交通安全問題進一步突顯。而相關資料及實踐證明,路面抗滑性能對交通安全至關重要,因此,提高水泥混凝土路面的抗滑性能對于交通安全及社會穩(wěn)定有著深遠的意義。

1 影響水泥混凝土路面抗滑性能的因素

行車輪胎與路面間的抗滑性能受很多因素的影響,例如駕駛員的素質(zhì)、車速、輪胎以及路面等。而路面對于抗滑性能的影響最為關鍵。對于水泥混凝土路面,微觀構造和宏觀構造是路面獲得良好抗滑性能的保證。所謂的微觀構造是指路面集料表面水平方向0 mm～0.5 mm,垂直方向0 mm～0.2 mm的微小構造,它既影響低速行車時路面的抗滑能力,也影響高速行車時路面的抗滑性能。路面的宏觀構造是指路面集料間的空隙或排水能力,水平方向為0.5 mm～50 mm,垂直方向為 0.2 mm～10 mm。

水泥混凝土路面的微觀構造和宏觀構造同鋪筑路面的粗、細集料以及表面整飾工藝等有重要影響。本文重點介紹了現(xiàn)階段我國采用的水泥混凝土路面抗滑技術。

2 水泥混凝土路面抗滑技術措施

2.1 制毛法

制毛法主要包括刷毛法、拉毛法、鑿毛法三種。其中刷毛法和拉毛法主要是保證路面的微觀構造,而鑿毛法主要是保證路面的宏觀構造。其中拉毛法在我國使用較為廣泛。

拉毛法是指在水泥混凝土路面初凝前,拖拉潮濕的粗麻布、棉布、人造草皮等,形成一定的表面紋理構造,深度在1.5 mm～3.0 mm之間,橫向、縱向均可。使用大型滑模攤鋪機施工時,可直接在攤鋪機后面拖拽人工草皮或粗麻布進行拉毛。注意采用人工草皮拉毛時,人工草皮與水泥路面的接觸面上被砂漿填塞,因此在施工完一段后要將人工草皮抬起,清除填塞的砂漿。

國外有關研究表明,拉毛紋理完全滿足車速低于72 km/h的路面抗滑性能要求,但車速較高時,其抗滑性能較差。美國明尼蘇達州的路面研究表明,拉毛紋理能夠達到與瀝青路面相近的噪聲水平和表面摩擦性能,其紋理深度規(guī)定為1.0 mm。

總之,拉毛法成本費用較低,形成的紋理構造具有一定的抗滑性能,噪聲較低。同時,還要采取必要的措施來提高其摩擦性能的耐久性,如選擇磨耗性較好的材料等。

2.2 制槽法

制槽法主要保證水泥路面的宏觀構造,包括壓槽法、拉槽法和刻槽法,其中壓槽和拉槽都是在新澆筑水泥混凝土初凝前,通過一定的附加外力完成的。而刻槽法是在水泥混凝土達到一定的強度(約40%)時,采用刻槽機械刻制而成的。

我國現(xiàn)階段使用較為廣泛的是刻槽法?？滩鄯ú捎靡唤M人造金剛石鋸片,相隔一定的間距安裝在同一根軸上形成刀排,刀排在動力驅動下高速旋轉,使刀片對已硬化(養(yǎng)生最少3 d)的水泥混凝土路面產(chǎn)生磨削,從而在水泥混凝土路面上形成邊緣整齊的凹形槽。

對水泥混凝土路面進行刻槽具有以下作用:

1)預防作用。雨天情況下,可使路面上的雨水從溝槽中迅速排走,避免在路面上形成一層水膜,保持路面無水狀態(tài),預防滑移;

2)及時作用?？墒馆喬ハ碌穆访娣e水從槽紋或輪胎花紋中及時排走。避免了由于車輪的快速旋轉,造成車輪下面連續(xù)水膜壓力增高而形成飄滑現(xiàn)象;

3)視覺作用。提高輪胎與路面的附著摩阻力后,減少霧飄水濺,增加雨天能見度,減少水泥路面反射眩光,改善夜間和晴天行車環(huán)境;

4)安全作用?？滩勐访婺軌蛱岣呗访婵够?增加摩擦系數(shù),緊急情況下車輛的制動距離縮短,車輛的操作性能改善,降低交通事故率;

5)降噪作用?？v向刻槽能夠降低水泥混凝土路面噪聲。

按刻槽的方向,刻槽形式可分為橫向刻槽、縱向刻槽和斜向刻槽三種。

橫向刻槽方法施工的路面外觀美觀,雨天情況下排水效率高,摩擦系數(shù)略高于縱向刻槽,滿足規(guī)范要求,可用于一般路段。但在制動或驅動過程中易造成車輛打滑,且行車一段時間后磨損較大;同時,車輛在橫向刻槽的水泥混凝土路面上行車,會產(chǎn)生額外的滾動車輪噪聲,采用不等間距進行刻槽可以稍加改善。縱向刻槽可以大大增加轉向摩擦力,有效的防止橫向側滑與橫向風力所造成的事故,同時還具有很好的降低路面噪聲的效果。

刻槽路面的最終抗滑效果還和槽參數(shù)有重要關系。所謂的槽參數(shù)是指槽深、槽寬、槽間距及槽的類型。

交通部公路科學研究院劉清泉采用足尺試驗和數(shù)值模擬分析的方法對刻槽參數(shù)進行了研究,主要結論如下:

1)從排水能力、施工方便性和噪聲的角度綜合考慮,刻槽的寬度以3 mm～5 mm為宜。

2)刻槽深度主要取決于施工能夠達到的水平和磨耗這兩個因素。對于塑性刻槽(軟刻槽),最小槽深不宜小于2.5 mm,對于硬刻槽,刻槽深度宜在3 mm～5 mm之間。

3)等間距刻槽時,槽的凈間距應在12 mm～25 mm之間;變間距刻槽時,槽的凈間距應在15 mm～30 mm之間變化。軟刻槽(壓槽、拉槽)時間距可以小些,硬刻槽時間距可以取大一些。在需要控制噪聲的路段,推薦采用隨機的變間距刻槽。

4)槽的走向有橫向和縱向兩種。橫向槽具有排水效率高、摩擦系數(shù)略大于縱向槽的優(yōu)點;缺點為行車噪聲較大?？v向槽的優(yōu)點是噪聲小、行車方向誘導性好、防側滑的能力較強,有利于機械化施工。一般路段推薦采用橫向槽,在彎道處或便于采用機械拉槽時推薦采用縱向槽。

5)從施工方便性的角度出發(fā),一般推薦采用矩形槽,在冰凍嚴重的地區(qū)可以采用梯形槽,梯形槽的上口寬6 mm,底部寬3 mm。

2.3 露石混凝土

露石水泥混凝土路面(Exposed-Aggregate Cement Concrete Pavement,簡稱EACCP),是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后,噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養(yǎng)生,期間通過露石劑作用對水泥混凝土表面層進行化學處理,延緩表面一定厚度水泥砂漿的凝結,但不影響主體混凝土的正常凝結硬化,當主體混凝土達到一定強度后,刷洗其表面進行表面除漿,露出均勻分布的粗集料,這樣所形成的水泥路面就是露石水泥混凝土路面(EACCP)。

EACCP除保持普通水泥路面強度高、使用壽命長、養(yǎng)護費用低等特點外,由于其優(yōu)良的宏觀構造與微觀構造,具有一些優(yōu)異的使用性能。首先,路面抗滑性能得到極大的提高,特別在雨天的抗滑能力顯著增加,而且路面抗滑能力保持時間長,不易被磨損;其次,由于集料外露而減小了泵吸噪聲,使交通噪聲水平顯著降低;另外,EACCP對強烈的陽光形成漫反射,可消除或減緩耀眼光線對駕駛員、行人的干擾,排除反光眩目現(xiàn)象,提高路面的安全性能。因此,EACCP具有優(yōu)良的使用性能和廣闊的應用前景。

2.4 舊水泥混凝土路面抗滑性能恢復措施

水泥混凝土路面在使用一段時間后,常常在車輛磨損下而導致路面抗滑性能下降,從而引起交通事故的增加,因此對現(xiàn)有的就水泥混凝土路面抗滑性能的恢復,具有重要意義。以下幾種成功的技術措施,雖未在我國大規(guī)模應用,但值得推薦:1)酸蝕。用50%的鹽酸以0.2 L/m2～0.5 L/m2的用量噴灑在路面上,當鹽酸和水泥砂漿起化學作用15 min左右后,用水將溶解的氧化物沖洗掉,腐蝕路面形成麻點,增加路面的粗糙。2)火焰加熱燒蝕路面。用乙炔加熱器或丙烷加熱器燒蝕路面,溫度可高達3 000℃,形成的槽深為1.5 mm,寬 15 mm,間距30 cm。3)表面處治。用瀝青把有棱角的骨料粘結在剛性的底基層上,形成一粗糙層,從而增加路面抗滑性。

3 結語

水泥混凝土路面的抗滑性能對于交通安全有重要的意義,從路面技術措施方面,應該將宏觀構造和微觀構造全面考慮,選擇合理的技術措施,以達到改善或恢復路面抗滑性能,減少交通事故發(fā)生的效果。

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