程 谞，李會敏，陳 飛

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

抗滑性能是路面質(zhì)量檢驗的主要指標(biāo)，對行車安全和舒適性至關(guān)重要[1-2]。當(dāng)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(gòu)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(zhuǎn)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(nèi)，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(jié)構(gòu)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(fù)非常必要。

特殊路段瀝青路面抗滑性能修復(fù)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(jié)構(gòu)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(fù)特殊路段瀝青路面抗滑性能且可常溫施工的薄層結(jié)構(gòu)(5 mm～6 mm)?；谑覂?nèi)研發(fā)成果與依托工程應(yīng)用實踐，分析總結(jié)抗滑薄層材料技術(shù)特點、關(guān)鍵施工工藝與流程，并進(jìn)行工程應(yīng)用與質(zhì)量檢測評價，這一結(jié)果具有一定的推廣應(yīng)用價值，可供同類工程參考。

1 抗滑薄層材料及技術(shù)要求

1.1 黏結(jié)材料及結(jié)構(gòu)特點

為了提高抗滑性能薄層修復(fù)結(jié)構(gòu)的使用耐久性，對黏結(jié)材料有較高的技術(shù)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(jié)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(yīng)用采用雙組份環(huán)氧樹脂黏結(jié)材料，其具有如下結(jié)構(gòu)特點[8-10]：

1) 雙組份環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中包含羥基和醚鍵等官能團。由于這些化學(xué)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(chǎn)生電磁力，使環(huán)氧樹脂表現(xiàn)出較高的內(nèi)聚力和黏附力。

2) 結(jié)構(gòu)中存在苯環(huán)與醚鏈等，使其固化反應(yīng)后構(gòu)造更為致密，具有較好的耐酸、堿、鹽等多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕能力。

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

1.2 黏結(jié)材料技術(shù)要求

環(huán)氧樹脂黏結(jié)材料有多種類型(不同型號與不同組份)，結(jié)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(jié)材料，其A、B雙組份技術(shù)要求分別如表1和表2所示。

為了提高抗滑薄層的黏結(jié)強度，同時適當(dāng)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(xì)砂按一定的配比混合并充分?jǐn)嚢?，制備環(huán)氧樹脂砂漿。應(yīng)用時，采用環(huán)氧樹脂砂漿作為抗滑薄層黏結(jié)材料。制備的雙組份環(huán)氧樹脂砂漿性能測試結(jié)果如表3所示。

表1 A組份材料技術(shù)要求

表2 B組份材料技術(shù)要求

表3 環(huán)氧砂漿技術(shù)性能測試結(jié)果

1.3 抗滑骨料

骨料的作用是為抗滑薄層結(jié)構(gòu)形成較大的粗糙度，更大程度地提高修復(fù)結(jié)構(gòu)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(shè)計、施工工藝等較簡單，鋪筑的薄層結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(yīng)用技術(shù)要求和檢測結(jié)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(fēng)機將瀝青路面界面的灰塵、油污和其他有害的雜質(zhì)等清除；2) 若界面空隙中存有少量積水，則持續(xù)高壓吹風(fēng)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(jìn)行后續(xù)工作。

2.2 放線并用膠帶進(jìn)行邊緣保護

根據(jù)鋪筑設(shè)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(xì)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(xì)砂的摻量可根據(jù)環(huán)境溫度作適當(dāng)?shù)恼{(diào)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(jié)，形成厚度均勻且平整密實的粘結(jié)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(jìn)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(zhì)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(jìn)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(dāng)?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(jié)果確定養(yǎng)生時間。

3 工程應(yīng)用

3.1 鋪筑方案

目前抗滑薄層結(jié)構(gòu)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(fù)工程和重慶市主城黃角灣立交路面抗滑修復(fù)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(jié)構(gòu)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(jìn)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(dāng)?shù)募?xì)砂，均勻攪拌5 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(jìn)行工后檢測評價。目前常采用擺式摩擦儀與手工鋪砂法進(jìn)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(jié)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(gòu)造深度指標(biāo)反映路面的抗滑性能，一般要求構(gòu)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?？够舆M(jìn)行檢測，結(jié)果如表6、表7所示，黃角灣立交玄武巖抗滑薄層檢測結(jié)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(jié)構(gòu)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(jié)果(北碚水土鎮(zhèn))

表7 陶粒薄層抗滑性能檢測結(jié)果(北碚水土鎮(zhèn))

表8 原路面抗滑性能檢測結(jié)果(黃角灣立交)

表9 玄武巖薄層抗滑性能檢測結(jié)果(黃角灣立交)

根據(jù)表6～表9的檢測結(jié)果，并結(jié)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(jié)牢固、無脫落現(xiàn)象。

2)BPN20和構(gòu)造深度指標(biāo)共同評價瀝青路面的抗滑性能，一般要求BPN20不小于65，構(gòu)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(gòu)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?？够雍?，BPN20和構(gòu)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(gòu)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(zhuǎn)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(jìn)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(gòu)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(jié)論

本文以雙組份環(huán)氧樹脂膠砂為黏結(jié)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(jìn)行了薄層結(jié)構(gòu)抗滑修復(fù)技術(shù)的工程應(yīng)用驗證，主要獲得以下認(rèn)識：

1) 經(jīng)環(huán)氧-陶瓷顆粒與環(huán)氧-玄武巖抗滑薄層修復(fù)后的瀝青路面，其抗滑擺值BPN與構(gòu)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(fù)的雙組份環(huán)氧樹脂A組份材料的技術(shù)要求為環(huán)氧當(dāng)量185～192，20 ℃標(biāo)準(zhǔn)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(shù)要求為20 ℃標(biāo)準(zhǔn)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(shù)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%。