高速公路水泥混凝土橋面抗滑修復(fù)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(fù)是在通車運(yùn)營的情況下實(shí)施的，作業(yè)面封閉、復(fù)雜，作業(yè)時(shí)間緊迫，所用材料應(yīng)能盡早固結(jié)穩(wěn)定，施工工藝應(yīng)簡(jiǎn)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(biāo)高及交安設(shè)施，要求修復(fù)后橋面標(biāo)高不能有太大的改變(修復(fù)前后標(biāo)高改變不宜超過3 mm)。修復(fù)后，抗滑系數(shù)應(yīng)該恢復(fù)到65(BPN)以上。

1 混凝土橋面抗滑修復(fù)材料及工藝

1.1 環(huán)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(jié)料，然后攤鋪在處理過的水泥混凝土橋面上，最后在膠結(jié)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(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 彩色抗滑層結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 “Rulamc”專利技術(shù)+乳化瀝青混合料(超級(jí)微表處層)

引入“Rulamc”專利技術(shù)，用級(jí)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(dòng)型混合料，再均勻?yàn)⒉加诨炷翗蛎嫔稀?/p>

1.3 改性雙組份聚氨酯+穩(wěn)定劑配制乳液(RES毫米級(jí)彩色抗滑薄層)

采用改性雙組份聚氨酯+穩(wěn)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(jí)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(shí)配合機(jī)械設(shè)備，對(duì)橋面板進(jìn)行修復(fù)，獲得良好的構(gòu)造深度，然后同步噴灑結(jié)合料和金剛砂，形成抗滑薄層。RES抗滑薄層結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中粘結(jié)層可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)路面情況決定是否使用。

圖2 RES抗滑薄層結(jié)構(gòu)示意圖

1.4 水性環(huán)氧+金剛砂封層

水性環(huán)氧+金剛砂封層是一項(xiàng)新型的水泥混凝土橋面復(fù)合型成套養(yǎng)護(hù)技術(shù)。采用“銑琢+抗滑封層”復(fù)合工藝，即采用銑琢車對(duì)原橋面進(jìn)行表面處理，再使用封層車將固結(jié)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(huán)氧+金剛砂封層材料由水性環(huán)氧聚合物為固結(jié)料和抗滑集料組成，其中抗滑封層固結(jié)料由水性環(huán)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(diǎn)

2.1 環(huán)氧樹脂+陶瓷顆粒(彩色抗滑層)

(1)粘接強(qiáng)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(qiáng)度可達(dá)2.0 MPa以上，與瀝青混凝土路面的粘接強(qiáng)度大于瀝青混凝土的抗拉強(qiáng)度，不易出現(xiàn)脫落，同時(shí)石料耐磨性好，可確?？够院湍途眯浴?/p>

(2)耐腐蝕、阻燃性好。可抵御汽油、柴油、機(jī)油等侵蝕，在空氣中自身不燃燒。

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

(4)環(huán)氧樹脂+陶瓷顆?？够瑢悠骄佒穸? mm，一般情況下，使用壽命2年左右，市場(chǎng)價(jià)格145～165元/m2。

2.2 “Rulamc”專利技術(shù)+乳化瀝青混合料(超級(jí)微表處層)

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

(2)修復(fù)時(shí)橋面色彩可調(diào)，色澤均勻，路面美觀度高。

(3)修復(fù)完一個(gè)月內(nèi)，橫向系數(shù)超過80，半年后>60，經(jīng)5年交通運(yùn)營，仍可維持在48以上。

(4)修復(fù)后，用滲水儀檢測(cè)，橋面滲水系數(shù)<10，基本不滲水。

(5)技術(shù)方案成熟，但對(duì)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(zhì)量的主要因素包括原材料品質(zhì)和施工過程控制。

(6)超級(jí)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(chǎng)價(jià)格70～85元/m2。

2.3 改性雙組份聚氨酯+穩(wěn)定劑配制乳液(RES毫米級(jí)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(jié)能力強(qiáng)，骨料不易脫落，使用壽命長(zhǎng)。

(3)抗滑層顏色種類豐富多變，可進(jìn)行各種花紋和圖案的繪制。

(4)膠結(jié)料通過化學(xué)反應(yīng)自然固化，固化時(shí)間快可實(shí)現(xiàn)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(jī)械設(shè)備，施工便利，材料自身相容性好，后期維修方便且不會(huì)出現(xiàn)明顯的接縫痕跡。

(6)常溫施工、常溫固化，整個(gè)施工過程不需要外加能源，低碳節(jié)能、綠色環(huán)保。

(7)技術(shù)方案相對(duì)成熟，對(duì)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(zhì)量的主要因素包括原材料品質(zhì)和施工過程控制。

(8)RES毫米級(jí)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(chǎng)價(jià)格110～125元/m2。

2.4 水性環(huán)氧+金剛砂封層

(1)流動(dòng)性好、滲透性強(qiáng)。采用雙組份水性環(huán)氧膠凝劑，混合后表面張力急劇降低，具有較好的流動(dòng)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(wěn)定、色度可調(diào)。采用雙著色原理，即粘結(jié)料與集料同時(shí)著色；粘結(jié)料可加入染料以化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行著色，效果穩(wěn)定，不易褪色；集料通過焙燒工藝進(jìn)行著色，不僅色彩可調(diào)，且著色穩(wěn)定。

(3)粘結(jié)能力強(qiáng)。粘結(jié)料為環(huán)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(wěn)定性和超強(qiáng)的粘結(jié)力。

(4)綠色環(huán)保。采用水基環(huán)氧材料，對(duì)環(huán)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(jiǎn)單。采用全自動(dòng)智能化灑布車，全自動(dòng)操作，無需過多人員作業(yè)。

(6)安全美觀。施工后路面色彩鮮明，具有交通誘導(dǎo)、警示及美化作用；同時(shí)可改善路標(biāo)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(huán)氧+金剛砂抗滑層是一個(gè)超薄的著色磨耗層；可以增加輪胎和路面的接觸點(diǎn)，降低行車時(shí)的路面噪音，增加行車舒適性。

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

(9)水性環(huán)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(chǎng)價(jià)格75～90元/m2。

3 混凝土橋面各種抗滑層優(yōu)缺點(diǎn)比較

從技術(shù)角度考慮，以上四種抗滑層主要差別在于鋪裝材料和結(jié)構(gòu)形式不同。其中，環(huán)氧+陶瓷顆粒彩色抗滑層施工簡(jiǎn)單，采用人工攤鋪，施工效率低，不適于大規(guī)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(duì)差一些；超級(jí)微表處抗滑層采用乳化瀝青膠結(jié)料，可以較好地恢復(fù)路面抗滑性能，耐久性較好，施工時(shí)采用全機(jī)械化作業(yè)，施工效率高，適合大面積作業(yè)，性價(jià)比較高，但攤鋪厚度要求8～12 mm，相對(duì)較厚，對(duì)橋面標(biāo)高會(huì)產(chǎn)生一定影響；RES彩色抗滑薄層和水性環(huán)氧+金剛砂封層施工簡(jiǎn)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(duì)標(biāo)高影響最小，但是，RES采用聚氨酯和金剛砂拌合攤鋪，相對(duì)而言成本較高，且施工為人工作業(yè)，施工效率相對(duì)較低，不適宜大面積施工作業(yè)；水性環(huán)氧+金剛砂封層，施工采用全機(jī)械化作業(yè)，效率高，質(zhì)量容易控制。

通過四個(gè)抗滑層的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比(見表1)，除超級(jí)微表處和水性環(huán)氧+金剛砂封層成本相對(duì)較低之外，環(huán)氧樹脂+陶瓷顆粒和RES毫米級(jí)彩色抗滑薄層市場(chǎng)價(jià)格均在110元/m2以上。

表1 抗滑層對(duì)比分析表

綜上所述，目前國內(nèi)可用于混凝土橋面抗滑修復(fù)的材料和技術(shù)很多，但較經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的技術(shù)有超級(jí)微

表處抗滑層和水性環(huán)氧+金剛砂封層方案，修復(fù)后，效果顯著，使用壽命大概在3～5年，綜合來看，性價(jià)比最高。且超級(jí)微表處抗滑層和水性環(huán)氧+金剛砂封層都為機(jī)械施工，適合于大面積作業(yè)。此外上述四個(gè)抗滑層技術(shù)方案中，目前環(huán)氧樹脂+陶瓷顆粒已是較為成熟的技術(shù)，能夠?qū)嵤┑膯挝惠^多，而超級(jí)微表處、RES毫米級(jí)彩色抗滑薄層和水性環(huán)氧+金剛砂封層均為新材料新工藝，可選擇的實(shí)施單位不多。

4 結(jié)語

高速公路混凝土橋面抗滑修復(fù)材料及工藝的研究，在國內(nèi)日趨成熟，在國外已有大量工程成功應(yīng)用于混凝土橋面，平均使用壽命不低于10年，國內(nèi)常用的技術(shù)方案為環(huán)氧+單粒徑碎石，即由環(huán)氧類粘結(jié)劑和單粒徑碎石組成抗滑薄層，對(duì)橋面起到防水、保護(hù)等功能，單粒徑碎石能增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層表面的粗糙度，顯著提高橋面的抗滑系數(shù)。

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