特殊路段瀝青路面抗滑性能修復技術工程應用

程 谞，李會敏，陳 飛

(1.重慶交通大學 土木工程學院， 重慶 400074； 2.青島浩豐元工程質量檢測有限公司， 山東 青島 266100； 3.招商局重慶交通科研設計院有限公司， 重慶 400067； 4.山區(qū)道路工程與防災減災技術國家地方聯(lián)合工程實驗室， 重慶 400067)

抗滑性能是路面質量檢驗的主要指標，對行車安全和舒適性至關重要[1-2]。當前我國高等級公路和城市道路多為瀝青路面，瀝青路面由于壓實瀝青混合料的宏觀和微觀構造特征，使得在建成通車的前幾年具有良好的抗滑性能，但隨著車輛荷載以及氣候、光照、雨水等外部環(huán)境的持續(xù)作用，路面抗滑性能會逐步衰減，以致于對行車安全造成潛在危險[3-5]。根據(jù)道路平縱線形的不同特點，瀝青路面抗滑性能衰減規(guī)律也不一致，比如公路和城市道路的長大縱坡、急轉彎、互通立交等特殊路段，其抗滑性能衰減很快，往往在通車2～3年內，抗滑性能可能就已不滿足安全要求[6-7]。因此，在路面整體結構性能良好的情況下，對一些特殊路段的路面抗滑性能有針對性的及時修復非常必要。

特殊路段瀝青路面抗滑性能修復體量比較小，施工難度較大、耐久性要求高，且不宜對原有路面結構造成較大的影響，以免造成浪費[7-8]。鑒于此，本文提出一種專門修復特殊路段瀝青路面抗滑性能且可常溫施工的薄層結構(5 mm～6 mm)。基于室內研發(fā)成果與依托工程應用實踐，分析總結抗滑薄層材料技術特點、關鍵施工工藝與流程，并進行工程應用與質量檢測評價，這一結果具有一定的推廣應用價值，可供同類工程參考。

1 抗滑薄層材料及技術要求

1.1 黏結材料及結構特點

為了提高抗滑性能薄層修復結構的使用耐久性，對黏結材料有較高的技術要求，常采用聚氨酯、甲基丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等高分子聚合物黏結材料。根據(jù)使用特點，可分為水性、油性、單組份或雙組份。本次研究和應用采用雙組份環(huán)氧樹脂黏結材料，其具有如下結構特點[8-10]：

1) 雙組份環(huán)氧樹脂結構中包含羥基和醚鍵等官能團。由于這些化學基團的存在，其與表面活性高的極性材料(瀝青混合料、水泥混凝土)界面接觸會產生電磁力，使環(huán)氧樹脂表現(xiàn)出較高的內聚力和黏附力。

2) 結構中存在苯環(huán)與醚鏈等，使其固化反應后構造更為致密，具有較好的耐酸、堿、鹽等多種化學物質腐蝕能力。

3) 由于其分子結構中同時存在剛性苯環(huán)和柔性羥基結構，使環(huán)氧樹脂薄層具有較好的力學性能。

1.2 黏結材料技術要求

環(huán)氧樹脂黏結材料有多種類型(不同型號與不同組份)，結合使用要求，通過對比，提出采用滲透性較好的雙組份環(huán)氧樹脂黏結材料，其A、B雙組份技術要求分別如表1和表2所示。

為了提高抗滑薄層的黏結強度，同時適當減少環(huán)氧樹脂用量、降低工程成本，可將雙組份環(huán)氧樹脂與細砂按一定的配比混合并充分攪拌，制備環(huán)氧樹脂砂漿。應用時，采用環(huán)氧樹脂砂漿作為抗滑薄層黏結材料。制備的雙組份環(huán)氧樹脂砂漿性能測試結果如表3所示。

表1 A組份材料技術要求

表2 B組份材料技術要求

表3 環(huán)氧砂漿技術性能測試結果

1.3 抗滑骨料

骨料的作用是為抗滑薄層結構形成較大的粗糙度，更大程度地提高修復結構的抗滑性能[11-13]?？够庸橇弦瞬捎? mm～5 mm規(guī)格的單一粒徑碎石，原因有三：1) 單一粒徑碎石抗滑薄層的材料組成設計、施工工藝等較簡單，鋪筑的薄層結構表面也更加美觀；2) 輪胎與單一粒徑碎石抗滑薄層界面接觸面積較大，可產生較大的摩擦力；3) 單一粒徑碎石之間可形成較好的排水通道，便于路面排水。本次選用彩色陶粒、煅燒鋁礬土及玄武巖這3種單一粒徑碎石骨料，如圖1所示，應用技術要求和檢測結果如表4所示。

(a) 彩色陶粒

(b) 煅燒鋁礬土

(c) 玄武巖

2 施工工藝流程

2.1 原瀝青路面界面處理

1) 用鋼刷和高壓吹風機將瀝青路面界面的灰塵、油污和其他有害的雜質等清除；2) 若界面空隙中存有少量積水，則持續(xù)高壓吹風至水分蒸發(fā)表面干燥或者等水分自然揮發(fā)；3) 必須待界面干燥潔凈后方可進行后續(xù)工作。

2.2 放線并用膠帶進行邊緣保護

根據(jù)鋪筑設計方案規(guī)劃工程實施范圍，并對外圍采用膠帶黏貼保護，防止環(huán)氧樹脂砂漿外流。

2.3 制備環(huán)氧樹脂砂漿

1) 先將環(huán)氧樹脂A組份與B組份按試驗確定的比例在常溫下混合形成雙組份環(huán)氧樹脂，并攪拌均勻(根據(jù)需要可摻加一定量的色粉制備不同顏色)；2) 再把一定規(guī)格的細砂按確定的比例加入環(huán)氧樹脂中攪拌均勻，形成具有一定稠度的環(huán)氧砂漿，細砂的摻量可根據(jù)環(huán)境溫度作適當?shù)恼{整。

2.4 涂抹環(huán)氧砂漿

采用帶有鋸齒的刮刀沿著路面行車方向由低向高呈直線刮涂，在涂刮時施加一定的均勻壓力，使環(huán)氧砂漿與界面充分黏結，形成厚度均勻且平整密實的粘結層。施工溫度不宜低于10 ℃。

2.5 撒布耐磨碎石

在環(huán)氧樹脂砂漿涂抹的同時，緊隨其后，在其上人工撒布3 mm～5 mm規(guī)格的單一粒徑骨料，直到將所鋪砂漿蓋滿，撒布的骨料不可進行碾壓。

2.6 碎石回收

等環(huán)氧樹脂砂漿初步固化形成一定強度后，掃除表面多余的骨料，剔除雜質回收。

2.7 養(yǎng)生與開放交通

養(yǎng)生期間不允許任何車輛或其他荷載進入，常溫下一般養(yǎng)生3 h后開放交通；溫度較低或濕度較大時，可適當?shù)难娱L養(yǎng)生時間，一般為4 h～6 h；也可以根據(jù)溫度和濕度對環(huán)氧砂漿強度影響的試驗結果確定養(yǎng)生時間。

3 工程應用

3.1 鋪筑方案

目前抗滑薄層結構鋪筑主要有2種方案，如表5所示。本次實施的依托工程為重慶市北碚區(qū)水土鎮(zhèn)公路路面抗滑修復工程和重慶市主城黃角灣立交路面抗滑修復工程。根據(jù)原道路所處地理位置、線型以及交通、環(huán)境等特點，考慮安全、美觀、經(jīng)濟等因素，2個實施工程均采用平面間斷鋪筑方案。其中北碚水土鎮(zhèn)采用單一粒徑的陶瓷顆粒骨料，抗滑薄層間距5 m，每個條狀寬度2.0 m；黃角灣立交采用單一粒徑的玄武巖骨料，抗滑薄層間距3 m，每個條狀寬度2.0 m。

表5 抗滑薄層結構鋪筑方案

抗滑薄層材料組成按如下步驟實施：1) 將環(huán)氧樹脂的A組份和B組份按20∶7進行混合，均勻攪拌3 min～5 min；2) 加入與A、B組份混合后重量相當?shù)募毶?，均勻攪? min～8 min，形成具有一定稠度的環(huán)氧砂漿；3) 將環(huán)氧砂漿均勻攤鋪在原路面上，用量為2.7 kg/m2～3.5 kg/m2；4) 撒布3 mm～5 mm粒徑的骨料，撒滿為止；其中彩色陶粒用量為4 kg/m2～5 kg/m2，玄武巖用量為6 kg/m2～8 kg/m2，總厚度控制在3 mm～5 mm。實體工程鋪筑效果如圖2所示。

3.2 現(xiàn)場檢測與評價

方案實施的目的是為了提高特殊路段的抗滑性能，對實施效果須進行工后檢測評價。目前常采用擺式摩擦儀與手工鋪砂法進行現(xiàn)場抗滑性能測試[14-15]，如圖3所示。擺式摩擦儀以擺值BPN反映路面的抗滑性能，且須將測試結果修正為20 ℃的擺值BPN20，一般要求BPN20不小于65。手工鋪砂法以構造深度指標反映路面的抗滑性能，一般要求構造深度不小于0.7 mm。本次采用上述2種方法，對北碚水土鎮(zhèn)彩色陶粒抗滑薄層進行檢測，結果如表6、表7所示，黃角灣立交玄武巖抗滑薄層檢測結果如表8、表9所示。

(a) 北碚水土鎮(zhèn)

(b) 黃角灣立交

圖2抗滑薄層結構鋪筑效果

Fig.2 Paving effect picture of anti-sliding thin layer structure

圖3 現(xiàn)場檢測

表6 原路面抗滑性能檢測結果(北碚水土鎮(zhèn))

表7 陶粒薄層抗滑性能檢測結果(北碚水土鎮(zhèn))

表8 原路面抗滑性能檢測結果(黃角灣立交)

表9 玄武巖薄層抗滑性能檢測結果(黃角灣立交)

根據(jù)表6～表9的檢測結果，并結合現(xiàn)場施工觀察情況發(fā)現(xiàn)：

1) 陶瓷顆?？够蛹靶鋷r抗滑薄層的路面顏色與骨料顆粒分布均勻，表面平整、密實，無泛油、松散和明顯離析的現(xiàn)象，骨料黏結牢固、無脫落現(xiàn)象。

2)BPN20和構造深度指標共同評價瀝青路面的抗滑性能，一般要求BPN20不小于65，構造深度不小于0.7。從表6、表7看到，北碚水土鎮(zhèn)原瀝青路面的BPN20分別為45.0、44.5、44.7，構造深度分別為0.4 mm、0.4 mm、0.5 mm，抗滑性能較差，已經(jīng)不滿足使用要求。鋪筑陶瓷顆粒抗滑薄層后，BPN20和構造深度分別提高到了85.9、84.4、82.8和1.9 mm、1.9 mm、1.8 mm，均滿足使用要求，較大幅度地提升了抗滑性能。

3) 從表8看到，黃角灣立交原瀝青路面的BPN20分別為69.4、68.9、67.2，構造深度分別為1.1 mm、1.1 mm、1.0 mm。雖然抗滑性能尚好，但由于屬于城市道路轉彎立交的特殊路段，為提升行車安全性，有必要實施抗滑薄層，進一步提升抗滑性能。從表9檢測數(shù)據(jù)看到，鋪筑玄武巖抗滑薄層后，BPN20和構造深度分別提高到了88.7、87.8、85.7和2.4 mm、2.5 mm、2.5 mm，抗滑性能顯著提高。

4 結論

本文以雙組份環(huán)氧樹脂膠砂為黏結材料，以單一粒徑彩色陶瓷顆粒和玄武巖骨料為抗滑骨料，進行了薄層結構抗滑修復技術的工程應用驗證，主要獲得以下認識：

1) 經(jīng)環(huán)氧-陶瓷顆粒與環(huán)氧-玄武巖抗滑薄層修復后的瀝青路面，其抗滑擺值BPN與構造深度明顯增大，抗滑性能顯著提升。

2) 提出了用于抗滑薄層修復的雙組份環(huán)氧樹脂A組份材料的技術要求為環(huán)氧當量185～192，20 ℃標準黏度不大于40 s，含水量不大于1%，25 ℃比重1.1 g/cm3～1.2 g/cm3；B組份材料的技術要求為20 ℃標準黏度不大于30 s，含水量不大于0.5%，25 ℃比重1.1 g/cm3～1.2 g/cm3。

3) 提出了抗滑骨料的技術要求為密度不小于2.5 g/cm3，洛杉磯磨耗損失不大于20%，磨光值不小于45，壓碎值不大于26%，針片狀含量不大于12%。