鐘世興，張英杰，楊友震

（1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟南 250031；2.濟南華魯中交公路設(shè)計有限公司，山東 濟南 250101）

引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，高速公路車流量逐步增大，交通安全設(shè)施對引導(dǎo)道路行車安全、促進交通暢行起到了重要作用。道路交通標(biāo)線和波形梁鋼護欄作為交通安全設(shè)施的主要組成部分，在凸顯其重要作用的同時，也暴露出其存在耐久性較差等問題。

隨著高速公路交通車流量增多，標(biāo)線的反光性能經(jīng)受著嚴峻考驗，車輛磨耗等因素使其反光逆反射系數(shù)衰減過快、持久性較差，經(jīng)常在缺陷責(zé)任期內(nèi)就下降到不合格水平。波形梁鋼護欄鍍鋅浸塑涂層在長期自然環(huán)境下易出現(xiàn)層間分離、撕裂、脫落等現(xiàn)象，降低了金屬構(gòu)件的防腐性能，同時增大了工程養(yǎng)護成本。

1 交通標(biāo)線反光逆反射性能

目前道路交通標(biāo)線質(zhì)量逐步引起相關(guān)工程建設(shè)及管養(yǎng)部門的重視[1]。反光逆反射系數(shù)作為交通標(biāo)線關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，受標(biāo)線涂料內(nèi)在質(zhì)量影響較小，主要取決于標(biāo)線玻璃珠質(zhì)量和數(shù)量[2]，標(biāo)線玻璃珠根據(jù)粒徑又分為面撒玻璃珠和預(yù)混玻璃珠，近年來突出的主要問題為原材料質(zhì)量與施工工藝的差異間接導(dǎo)致后期逆反射系數(shù)衰減較快、持久性能較差等方面。

1.1 標(biāo)線面撒玻璃珠

1.1.1 面撒玻璃珠含量和組成

根據(jù)《道路交通標(biāo)線質(zhì)量要求和檢測方法》（GB/T 16311—2005）中面撒玻璃珠撒布量要求為300 ～400 g/m2，某高速公路養(yǎng)護部門針對標(biāo)線耐久性問題制定標(biāo)線施工質(zhì)量專項提升改進方案，其中對熱熔型標(biāo)線面撒高標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠規(guī)定：面撒高標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠由美標(biāo)3＃玻璃珠（0.85 ～1.7 mm 的粒徑分配）和常規(guī)國標(biāo)1＃玻璃珠（0.85 mm 以下粒徑分配）兩種型號組成。玻璃珠含量要求為不低于700 g/m2（撒布量各占350 g/m2左右），并采用雙撒工藝，其特點是粒徑分布范圍更廣，更多的大粒徑玻璃珠可留置于標(biāo)線涂料表面，與沉降到標(biāo)線內(nèi)部的小粒徑玻璃珠形成更多的分層銜接，可達到較高的初始逆反射系數(shù)并持續(xù)時間較長[2]，同時，提升玻璃珠成圓率標(biāo)線逆反射效果得到明顯提升，逆反射系數(shù)可滿足熱熔型Ⅲ級（≥350 mcd·m-2·lx-1）標(biāo)準(zhǔn)要求，該高標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠組成及粒徑分布指標(biāo)參數(shù)見表1。

表1 面撒高標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠組成及粒徑分布參數(shù)

1.1.2 涂料高溫施劃與撒布玻璃珠的同步性

熱熔標(biāo)線涂料加熱溫度一般控制在180 ～220 ℃范圍內(nèi)，在嚴格控制溫度的條件下，涂料施劃與玻璃珠撒布需同步進行，同時，要注意季節(jié)、氣候和路表溫度對涂料成型狀態(tài)的影響。加熱溫度過高，涂料熔融狀態(tài)較大，大多數(shù)面撒玻璃珠嵌入標(biāo)線內(nèi)部深度過大甚至到達標(biāo)線底部，造成玻璃珠無法發(fā)揮反光作用；加熱溫度過低或路表溫度過低，涂料形成冷膜速度過快，面撒玻璃珠無法有效滲入涂料內(nèi)部一定深度，造成玻璃珠大量堆積在標(biāo)線表面、無法保證后期耐久性。面撒玻璃珠嵌入標(biāo)線涂層厚度（上部）的55%～65%，可趨近于最佳反光效果，且能保證反光長期耐久性[2-3]。

1.2 標(biāo)線預(yù)混玻璃珠

前期原材料質(zhì)量把控嚴格程度直接影響標(biāo)線后期性能，近年來標(biāo)線涂料內(nèi)部預(yù)混玻璃珠含量受到各質(zhì)量監(jiān)督部門和相關(guān)養(yǎng)護部門的高度重視，與面撒玻璃珠（1＃珠）相比，預(yù)混玻璃珠（2＃珠）粒徑相對較小，主要承擔(dān)面撒玻璃珠經(jīng)過一段時間的磨損消耗后，保證后續(xù)反光性能的持續(xù)性，所以要確保原材料內(nèi)部預(yù)混玻璃珠含量符合要求，才能延緩標(biāo)線逆反射性能的衰減速度和減小養(yǎng)護頻率與成本，延長使用周期。

高標(biāo)準(zhǔn)玻璃珠在面撒玻璃珠由美標(biāo)3＃珠和國標(biāo)1＃珠兩種型號組成的條件下，預(yù)混玻璃珠的含量由常規(guī)的18%～25%提升至≥30%，其施工后的初始逆反射系數(shù)和通車1～2 a后的逆反射系數(shù)對比見表2。

表2 熱熔型Ⅲ級持續(xù)反光標(biāo)線逆反射系數(shù)對比

由表2 數(shù)據(jù)可見，標(biāo)線逆反射系數(shù)分別下降26.8%和51.9%，其反光性能耐久性表現(xiàn)較好，滿足設(shè)計使用要求。

2 波形梁鋼護欄防腐涂層性能

目前鍍鋅涂層和鍍鋅浸塑復(fù)合涂層是高速公路波形梁鋼護欄較為常見的防腐形式，鍍鋅浸塑復(fù)合涂層因具有良好的外觀質(zhì)量和防腐性能而被廣泛使用。但目前該涂層在生產(chǎn)工藝流程等方面的差異導(dǎo)致附著力和后期耐久性能方面存在不足。

2.1 護欄鋼板基材影響

經(jīng)長期檢測觀察發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)波形護欄鍍鋅浸塑復(fù)合涂層在高速公路建設(shè)初期外觀質(zhì)量較好。通車運行一段時間后，在暴曬、鹽霧以及高低溫轉(zhuǎn)變復(fù)雜的自然環(huán)境條件下，該涂層會出現(xiàn)起泡、層間剝離、脫落等現(xiàn)象，而此類病害的出現(xiàn)位置部分起源于波形梁板的邊角位置。病害原因：（1）波形梁板構(gòu)件邊緣位置處于附著性能的薄弱點，微觀上可認為浸塑涂層在構(gòu)件邊緣進行角度為180°的曲線彎折，不利于該涂層后期抗疲勞、老化以及耐候性。（2）邊角位置鋼材易存在未經(jīng)打磨徹底、形狀尖銳的直角、棱邊、毛刺突起、鍍鋅滴瘤等非圓滑線形，可導(dǎo)致浸塑層厚度薄厚不均。（3）在成品裝卸過程中極易造成該位置涂層的碰撞損壞，化學(xué)腐蝕性破壞通常以此為起點產(chǎn)生，深度方向逐漸穿透至鋼板基體表面[4-5]，斷面方向擴展至波形梁板波峰波谷位置。某高速波形護欄鍍鋅浸塑復(fù)合涂層邊角破壞形式及相關(guān)涂層厚度，見表3。

表3 波形護欄復(fù)合涂層邊角破壞形式及相關(guān)數(shù)據(jù)

2.2 涂層附著力的變化影響

高速公路波形護欄鍍鋅浸塑復(fù)合涂層最常見的破壞現(xiàn)象為兩涂層間的附著性能變差，導(dǎo)致兩涂層間分離后較薄的鍍鋅層極易受到鹽霧、潮濕等環(huán)境因素的影響，產(chǎn)生粉末狀銹蝕產(chǎn)物“白銹”，降低了涂層的防腐效果。對波形護欄鍍鋅浸塑復(fù)合涂層進行建成初期和通車運行5 a 后的層間附著力對比測試，試驗依據(jù)規(guī)范《色漆和清漆拉開法附著力試驗》（GB/T 5210—2006）[8]中的有關(guān)方法進行。試驗方案：在高速公路建成初期隨機選取三片外觀質(zhì)量正常良好的波形梁板，在每片波形梁板兩端頭和中間共三個斷面位置分別選取兩個測試點，進行鍍鋅層與浸塑層間的附著力測試；通車運行5 a 后，在相同的位置附近，再次進行涂層層間附著力測試，測試儀器采用附著力檢測儀（美國DeFelsko PosiTest AT-M），對比試驗結(jié)果見表4。

表4 波形護欄鍍鋅層與浸塑涂層附著力測試

試驗表明：波形護欄鍍鋅浸塑復(fù)合涂層在通車一段時間后，受自然環(huán)境影響，其層間附著力減小，且減小幅度與測試點面光取向有關(guān)。（1）溫度影響。在夏季高溫季節(jié)，陽光暴曬條件下波形梁板表面溫度可達到50 ℃以上，而在寒冷冬季波形梁板表面溫度又可降至-10 ℃以下，不同的溫度條件致使鋼板基材與塑性涂層之間的延展和收縮變形產(chǎn)生差異，間接導(dǎo)致層間橫向應(yīng)力的產(chǎn)生；同時，浸塑涂層在高溫條件下的柔軟性與低溫條件下的脆硬性隨季節(jié)多次交替變化后，其疲勞老化現(xiàn)象就會隨之產(chǎn)生，進而形成起泡、層間脫離等現(xiàn)象。（2）層間界面處理問題。波形護欄鋼板基材經(jīng)過鍍鋅工藝后，在浸塑工藝之前需要對鍍鋅層進行表面清潔和磷化處理等，包括灰塵、液體等雜質(zhì)在浸塑高溫固化形成的過程中易產(chǎn)生氣孔影響附著力，同時未經(jīng)磷化處理也會降低浸塑層的附著性能[4,6]。

3 結(jié)語

（1）通過對標(biāo)線玻璃珠組份構(gòu)成和數(shù)量進行優(yōu)化調(diào)整，并重視面撒玻璃珠與預(yù)混玻璃珠由外而內(nèi)、由上至下的銜接分布質(zhì)量，可有效提高標(biāo)線初始逆反射系數(shù)和反光性能持久性。（2）復(fù)雜自然環(huán)境影響下，波形護欄鍍鋅與浸塑層間應(yīng)力的產(chǎn)生、浸塑層疲勞老化可降低防腐涂層的附著性，同時，生產(chǎn)過程中層間處理工藝質(zhì)量對后期耐久性影響較大。（3）日益增長的交通車流量對高速公路交通安全設(shè)施提出了更高的質(zhì)量要求，標(biāo)線、波形護欄等交通設(shè)施不僅要滿足工程交工驗收的初步標(biāo)準(zhǔn)要求，更要注重后期的耐久性，施工工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化、材料細節(jié)處理的謹慎把控是提升質(zhì)量的先決條件。