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        冷涂型薄層彩色防滑路面性能及應(yīng)用

        2018-06-27 08:51:36王兆林
        城市道橋與防洪 2018年6期
        關(guān)鍵詞:基料環(huán)氧樹脂骨料

        王兆林

        (上海南環(huán)高速公路建設(shè)發(fā)展有限公司,上海市 200435)

        0 引言

        目前我國高速公路部分路段如隧道出入口、匝道、收費(fèi)口等處普遍存在著抗滑性能不佳的問題。在雨霧等不良?xì)夂驐l件下,道路表面濕滑,極易引發(fā)交通事故。而在道路面層上鋪設(shè)彩色防滑材料,不僅可以起到裝飾路面的作用,同時(shí)可以提醒駕駛?cè)藛T,提高車輛和路面的摩阻系數(shù),防止打滑產(chǎn)生交通事故。因此,在隧道出入口、匝道、收費(fèi)口等交通事故頻發(fā)路段鋪設(shè)薄層彩色路面防滑材料已被普遍認(rèn)可和接受[1]。

        1 冷涂型彩色防滑路面表面構(gòu)造

        按照施工方式,薄層彩色防滑路面可以分為熱熔型和冷涂型兩大類[2]。熱熔型彩色防滑路面工后擺值(BPN)通常在60左右,雖然初始附著性能較好,但是耐久性差。冷涂型彩色防滑路面工后擺值(BPN)普遍不小于70,抗?jié)窕阅軆?yōu)越,抗壓和壓縮剪切性能良好,附著性能突出,近年來已經(jīng)逐漸成為我國公路彩色路面主要的應(yīng)用形式[3]。

        冷涂型彩色防滑路面材料主要由基料和骨料兩部分組成[4-5]?;蠟殡p組分,包含主劑(由環(huán)氧樹脂和聚氨酯等組成)、固化劑。在常溫下基料主劑與固化劑通過化學(xué)反應(yīng)形成基料層,厚度為0.8~2.5 mm。骨料通常采用石英砂、玄武巖或鋁礬土顆粒,顆粒粒徑為1~4 mm,莫氏硬度值應(yīng)不小于6。薄層彩色防滑路面構(gòu)造如圖1所示。

        圖1 冷涂型薄層彩色防滑路面構(gòu)造

        2 冷涂型彩色防滑路面性能試驗(yàn)

        2.1 試樣制備

        保持25℃的試驗(yàn)溫度條件,將基料的雙組分(主劑與固化劑)按5∶1的質(zhì)量比混合并攪拌均勻,其中主劑主要由環(huán)氧樹脂、聚氨酯、填料和活性稀釋劑組成(環(huán)氧樹脂為主劑主要組分,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%~60%);基料的用量為2 kg/m,涂層厚度為2~4 mm;基料層涂抹完畢后,在基料上立即撒布彩色防滑骨料,直至骨料全部覆蓋基料。通常骨料的撒布厚度為3~5 mm,撒布量為6~10 kg/m。

        2.2 性能測試

        參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTGE60-2008)、《路面標(biāo)線涂料》(JT/T 280-2004)、《色漆和清漆拉開法附著力試驗(yàn)》(GB/T 5210-2006)、《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)、《路面防滑涂料》(JT/T 712-2008)等試驗(yàn)規(guī)程,對試樣進(jìn)行抗滑性能、抗壓性能、附著性能、磨光值和莫氏硬度等性能測試。

        (1)抗滑性能。表1為冷涂型彩色防滑路面試樣抗滑性能試驗(yàn)結(jié)果。由表1可知:冷涂型彩色防滑路面試樣的擺值(BPN)為75~83,高于路面設(shè)計(jì)規(guī)范要求(BPN≥45),同時(shí)高于防滑型路面的要求(BPN≥70),說明其抗滑性能表現(xiàn)優(yōu)異;此外,通過表1還可以看出,隨著骨料粒徑的增加,試樣構(gòu)造深度隨之增大,即骨料粒徑與試樣的構(gòu)造深度之間存在一定的正比關(guān)系。

        表1 抗滑性能試驗(yàn)結(jié)果

        (2)附著性能。參照試驗(yàn)規(guī)范,進(jìn)行附著性能試驗(yàn),基料的附著力隨主劑中環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以主劑質(zhì)量為基準(zhǔn))、固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)(以環(huán)氧樹脂質(zhì)量為基準(zhǔn))增加的變化曲線如圖2所示。

        圖2 基料附著力與環(huán)氧樹脂和固化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系

        試驗(yàn)結(jié)果表明,環(huán)氧樹脂和固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對基料的附著性能影響較大。當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量為主劑質(zhì)量的45%左右時(shí),基料附著力達(dá)到極大值,當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量超過主劑質(zhì)量的45%時(shí),基料附著力隨之略有下降。此外,當(dāng)固化劑質(zhì)量為環(huán)氧樹脂質(zhì)量的40%左右時(shí),基料附著力達(dá)到最大值12 MPa。

        (3)骨料性能。骨料性能試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,骨料性能(磨光值和莫氏硬度)高低與骨料種類有關(guān),石英砂、玄武巖、鋁礬土這3種骨料的磨光值均達(dá)到或超過70,滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2006)對磨光值的要求(PSV>42);此外,玄武巖、鋁礬土這2種骨料的莫氏硬度均滿足《路面防滑涂料》(JT/T 712-2008)對莫氏硬度的要求(不小于6)。其中鋁礬土的骨料性能最佳。

        表2 骨料性能試驗(yàn)結(jié)果

        3 工程實(shí)例

        3.1 概況

        根據(jù)某隧道2016年交通事故數(shù)據(jù),隧道上行方向共發(fā)生事故144起,下行方向共發(fā)生事故57起,上行方向尤其以入口段事故居多。經(jīng)分析,上行方向隧道入口處于2.9%縱坡段,車輛經(jīng)由連接匝道進(jìn)入隧道后,正好位于下坡路段。駕駛員在隧道內(nèi)未必對道路坡度有清楚的判斷,可能對車輛間距控制不妥,容易因車輛制動(dòng)不及時(shí)而誘發(fā)事故,因此造成了上行方向隧道入口范圍內(nèi)事故頻發(fā)。隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖見圖3。

        圖3 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

        3.2 彩色防滑路面施工

        隧道面層彩色防滑路面施工于2017年9月在上行隧道入口下坡段全車道寬度進(jìn)行,具體實(shí)施范圍為:上行方向 K27+600~K27+820、K27+920~K28+100、K28+200~K28+800,總長 1 km,路面面積11 250 m2。隧道彩色路面施工見圖4。

        圖4 隧道彩色路面施工

        主要施工流程為:

        (1)首次施工應(yīng)封閉交通。由于隧道交通流量較大,因此施工時(shí)間為夜間22:00至次日凌晨4:00,在此時(shí)間段封閉施工區(qū)域的交通。

        (2)清洗路面。通常采用含量為5%的鹽酸清洗施工區(qū)域,施工區(qū)域隧道鋪裝經(jīng)自然晾干或烘干機(jī)烘干后,采用空氣噴槍清除表面灰塵,并對表面裂紋及小洞進(jìn)行修補(bǔ),確保路面干燥整潔無病害。

        (3)保護(hù)非施工區(qū)域。采用黃色膠帶對施工區(qū)域圍封,以免彩色瀝青對非施工區(qū)域產(chǎn)生污染。

        (4)制作基料。根據(jù)要求將主劑與固化劑按照5:1的質(zhì)量比拌合,使其滿足施工和規(guī)范的要求,并采用攪拌器充分?jǐn)嚢?,制成施工用的基料?/p>

        (5)攤涂基料。將制作好的基料攤?cè)雵獾氖┕^(qū)域,再用施工用刷將其均勻攤涂,禁止出現(xiàn)遺灑或過薄過厚的現(xiàn)象,遺灑要及時(shí)人工補(bǔ)刷,過厚應(yīng)及時(shí)攤勻,保證基料用量為2.6~2.8 kg/m2。

        (6)撒布骨料。攤涂基料后,立即將1~3 mm粒徑碎石均勻鋪撒在基料上,以完全覆蓋基料為準(zhǔn)。確保撒播量為 15 kg/m2。

        (7)骨料撒布1 h后,撕下膠帶。自然條件下養(yǎng)護(hù)3~4 h(固化時(shí)間),并清除多余骨料后開放交通。

        路段工前工后相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)如表3所示。

        表3 路段工前工后相關(guān)試驗(yàn)參數(shù)指標(biāo)

        4 結(jié)語

        (1)冷涂型彩色防滑材料的擺值(BPN)為75~83,且隨著骨料粒徑的增加,材料構(gòu)造深度也隨之增大,即其抗滑性能表現(xiàn)優(yōu)異。

        (2)環(huán)氧樹脂和固化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對基料的附著性能影響較大,當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量占主劑質(zhì)量的45%左右時(shí),基料附著力達(dá)到極大值,即主劑中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在45%左右。

        (3)骨料性能(磨光值和莫氏硬度)高低與骨料種類有關(guān),石英砂、玄武巖、鋁礬土這3種骨料的磨光值均達(dá)到或超過70,玄武巖,鋁礬土的莫氏硬度均大于6,其中鋁礬土的骨料性能最佳。

        (4)以某隧道出入口鋪設(shè)冷涂型彩色防滑路面為實(shí)體工程,工后試驗(yàn)檢測擺值和構(gòu)造深度均滿足相關(guān)規(guī)范要求,即冷涂型彩色路面的施工提升了路面抗滑系數(shù),可在一定程度上減少交通事故的發(fā)生。

        [1]唐江龍.淺議彩色防滑路面的性能及應(yīng)用 [J].西部交通科技,2013,68(3):15.

        [2]詹紅菊,馬雪濤,嚴(yán)文,等.環(huán)氧膠粘劑在市政彩色防滑路面鋪裝中的應(yīng)用[J].中國市政工程,2016(6):47-49.

        [3]張文才.環(huán)氧彩色防滑路面施工過程存在的問題及對策[J].山西交通科技,2016(2):16-18.

        [4]薛常龍,曹玉華,李長江,等.薄層彩色防滑路面應(yīng)用技術(shù)的國內(nèi)外研究進(jìn)展與展望 [J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2017,147(3):46-49.

        [5]薛常龍,曹玉華,李長江,等.環(huán)境友好型彩色防滑路面材料研制與性能研究[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2017,148(4):119-122.

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