混凝土路面手工鋪砂法試驗中英標準對比

魯舟 龔照龍 中交四航局第三工程有限公司

1.手工鋪砂法定義

路面抗滑構(gòu)造深度是衡量路面粗糙度的重要指標，增大抗滑構(gòu)造深度可以顯著提高路面粗糙度，從而提高路面抗滑摩擦系數(shù)，保證車輛行駛的安全。

英標與國標對路面抗滑構(gòu)造深度的測試方法之一均為手工鋪砂法，即將玻璃微珠或勻質(zhì)砂鋪在路面上，計算嵌入凹凸不平的表面空隙中材料的體積與覆蓋面積之比，從而求得構(gòu)造深度。盡管兩者檢測原理相同，國內(nèi)外檢測標準存在很多差異，依據(jù)不同標準，得出的檢測結(jié)果也不相同。

2.中英標手工鋪砂法對比

2.1 試驗儀具及材料的對比

（1）在國標及英標中，手工鋪砂儀均由量砂筒、推砂板、擋風(fēng)板及量尺組成，量砂筒的體積都規(guī)定為（25±0.15）mL，但兩本規(guī)范對推砂板的要求不同，英標對推砂板的要求：直徑為（65±1）mm，質(zhì)量為（305±10）g，底部橡膠片厚度為（2±0.5）mm；國標對推砂板的要求：直徑為50mm，底部橡膠片厚度為1.5mm，對推砂板的質(zhì)量未做要求。

（2）根據(jù)英標，鋪砂材料為玻璃微珠，粒徑應(yīng)大于0.18mm且有90%的材料通過0.25mm方孔篩；而國標規(guī)定，鋪砂材料為粒徑為0.15～0.30mm干燥潔凈的勻質(zhì)砂。

2.2 試驗步驟對比

在中英標準中，手工鋪砂法測試步驟基本相同，均將裝入量砂筒內(nèi)且密實的材料倒在路面上，用底面有橡膠片的推平板由里向外做旋轉(zhuǎn)攤鋪運動，稍稍用力將砂盡可能地向外攤開，使砂進入路面凹凸不平的空隙中，盡可能使材料攤鋪成圓形，且表面不得留有余砂/玻璃微珠。但中英標準對量砂筒中材料振搗密實的方法不同，依據(jù)英標，確定試驗材料用量有兩種方法，一是玻璃微珠裝入量砂筒后，輕叩幾次以使材料密實；二是使用質(zhì)量法使每次用于試驗的材料質(zhì)量相同。但國標明確規(guī)定，用小鏟將勻質(zhì)砂裝入量砂筒，然后在硬質(zhì)地面上輕輕叩擊3次使材料密實。

中英標準在數(shù)據(jù)取值也有差異，國標要求在相互垂直方向測量攤鋪后材料的直徑2次取平均值；而英標要求在同一個圓中等間距測量圓直徑4次并取平均值。經(jīng)過刻槽處理后的水泥混凝土路面抗滑構(gòu)造與瀝青路面不同，在進行鋪砂法試驗時，材料攤鋪后并非全部成圓形，有時呈橢圓形或不規(guī)則形，故根據(jù)英標方法計算材料攤鋪面積時更符合實際情況。

2.3 試驗驗收標準對比

國標對手工鋪砂法的檢測頻率為：雙車道每200m測1處。測點距路邊緣≥1m，同1處平行測定3次，3測點均位于輪跡帶上，間距3～5m；而依據(jù)英標，試驗檢測頻率為首段100m試驗段檢測1組10點，此后每施工天檢測1組10點，測點間距≥2m，沿道路縱向每車道50m路面寬度對角線布置測點，測點距混凝土面板邊緣≥300mm。

由此可見，中英標對路面抗滑構(gòu)造深度驗收標準的側(cè)重點不同，英標的檢測頻率更側(cè)重刻槽工藝質(zhì)量的過程控制，試驗是按每天刻槽的路面長度進行檢測，方便根據(jù)檢測結(jié)果對施工工藝參數(shù)及時做出相應(yīng)的調(diào)整；而國標更側(cè)重在不同的道路等級、用途下，來劃分構(gòu)造深度的允許偏差。

3.室內(nèi)試驗及手工鋪砂法現(xiàn)場試驗

3.1 中英標攤鋪材料空隙率的對比

英標規(guī)定鋪砂材料為玻璃微珠，而國標則要求使用勻質(zhì)砂。在數(shù)字刻度顯微鏡下（分度值：0.02mm），玻璃微珠為粒徑均勻的光滑球狀，在一定的堆積狀態(tài)下材料的空隙率較小，體積穩(wěn)定性更好；而均質(zhì)砂為棱角分明的不規(guī)則狀顆粒，在一定的堆積狀態(tài)下，空間排布不規(guī)則，顆粒的空隙率較大，體積穩(wěn)定性差。

手工鋪砂法試驗結(jié)果很大程度上就取決于裝入量砂筒中的材料用量，由于量砂筒中的體積一定，故材料用量取決于量砂筒中材料的密實狀態(tài)，即材料的空隙率。為確定玻璃微珠和勻質(zhì)砂在量砂筒中不同叩擊次數(shù)下的密實狀態(tài)，在室內(nèi)恒溫恒濕下（溫度20℃，相對濕度50%），進行材料空隙率試驗。由試驗結(jié)果可知，隨著量砂筒叩擊次數(shù)的增多，玻璃微珠和勻質(zhì)砂的空隙率不斷減少，而后隨著量砂筒叩擊數(shù)再增加，空隙率慢慢趨于穩(wěn)定，接近定值，即材料的緊密空隙率。玻璃微珠的緊密空隙率約為41.0%，而勻質(zhì)砂的緊密空隙率為47.3%左右。對于玻璃微珠和勻質(zhì)砂，當量砂筒叩擊數(shù)為10次時，兩者的空隙率可趨于穩(wěn)定，在叩擊數(shù)為15次時基本達到最小緊密空隙率，即鋪砂材料達到密實狀態(tài)，考慮到現(xiàn)場實際情況，確定量砂筒的叩擊次數(shù)為10次。

3.2 鋼板刻槽模擬試驗

為確定英標與國標兩種試驗方法的準確度，進行了鋼板刻槽模擬試驗。試驗步驟為選取厚度為15mm的正方形鋼板，鋼板表面經(jīng)磨光處理后，再經(jīng)機床加工出結(jié)構(gòu)形式和混凝土路面刻槽一致的宏觀構(gòu)造，即槽寬5mm、槽深4mm、槽間距22mm。由于鋼板經(jīng)過機加工，槽深、槽寬等尺寸控制比較精確，故可根據(jù)下式（1）計算出該鋼板的宏觀構(gòu)造深度值為0.74mm。

式（1）中：A—待測鋼板的面積，mm2；MTD—待測鋼板的抗滑構(gòu)造深度，mm；l—鋼板邊長，mm；b—待測鋼板上刻槽寬度，mm；h—待測鋼板上刻槽深度，mm；c—待測鋼板上刻槽間距，mm。

分別依據(jù)中、英標試驗方法，由同一試驗員在刻槽鋼板的同一位置重復(fù)試驗各20次，經(jīng)計算得出，使用中英標測得的構(gòu)造深度平均值分別為0.66mm和0.72mm，而鋼板的理論構(gòu)造深度為0.74mm，故中英標測試結(jié)果與理論值的相對誤差分別為-10.8%和-2.7%，即英標方法的準確度比國標要高。

3.3 混凝土路面現(xiàn)場抗滑深度試驗

加納特碼MPS港口進港道路工程位于加納南部海岸，距首都阿克拉約26km，交通條件便利。本道路工程呈“十字”型，向東通往特碼舊港，向西通向阿克拉，向北通往阿克拉-特碼高速，向南通往特碼新港，主要分為7條道路，路線全長2111.76m，路面工程采用C45水泥混凝土路面，板厚約為30cm，路面采用刻槽等工藝提供路面的宏觀紋理，路面宏觀抗滑構(gòu)造深度設(shè)計為0.65～1.25mm。

分別根據(jù)國標與英標標準，由同一操作人員在水泥混凝土路面上，進行抗滑構(gòu)造深度對比試驗。對試驗結(jié)果進行整理，具體為：中英標兩種方法所測結(jié)果的極值為0.56mm和0.49mm，平均值分別為0.81mm和0.87mm，故使用英標所測結(jié)果的離散性更小。而用英標所測的抗滑構(gòu)造深度比用國標所測數(shù)值偏大，最大偏差0.12mm，平均偏差0.06mm，這可能是由于兩方面因素造成，一方面玻璃微珠為尺寸大致相同的球形，空隙率較勻質(zhì)砂小，填入混凝土刻槽內(nèi)的玻璃微珠相對較多，攤鋪后的面積相對較小，故根據(jù)體積法計算得出的構(gòu)造深度值相對偏大，而勻質(zhì)砂外形不規(guī)則，空隙率較大，體積穩(wěn)定性較差，且其堆積密度其緊密狀態(tài)的影響較大；另一方面，在材料攤鋪過程發(fā)現(xiàn)，因玻璃微珠的球狀外形，推砂過程幾乎不需施加外力即可使材料分散為均勻圓形，而使用勻質(zhì)砂時，則需要施加外力向外推，導(dǎo)致進入刻槽內(nèi)均質(zhì)砂的密實狀態(tài)不同。由以上分析可知，使用英標測得的構(gòu)造深度更接近真實值，更能反映混凝土路面表面的宏觀構(gòu)造情況，也更能體現(xiàn)路面的抗滑狀況。

4.結(jié)束語

基于上述分析可知：（1）當量砂筒的叩擊數(shù)為10次左右時，勻質(zhì)砂和玻璃微珠均基本達到緊密狀態(tài)，即兩者的緊密空隙率分別為47.3%和41.0%。（2）通過鋼板刻槽模擬試驗可知，中英標測得試驗結(jié)果與真實值的平均偏差分別為0.08mm和0.02mm，故使用英標測得試驗結(jié)果的離散性更低，即重復(fù)性標準差更小。（3）由現(xiàn)場構(gòu)造深度對比試驗，依據(jù)國標測得抗滑構(gòu)造深度值偏小（最大偏差0.12mm），結(jié)合鋼板刻槽模擬試驗，可知使用英標測得的構(gòu)造深度更接近真實值。建議在使用國標手工鋪砂法進行混凝土路面抗滑構(gòu)造深度試驗時，修正系數(shù)0.08mm可作為推薦參考。