寒区水泥混凝土路面热熔型标线耐久性不足的原因分析

杨洪生

(黑龙江省交通科学研究所)

近年来我省公路建设快速发展，各等级公路建设里程迅速增加，其中二级及二级以下的路面主要采用水泥混凝土路面形式。通过实际竣工验收及养护管理发现，我省的水泥混凝土路面上热熔标线一般在一至三年内大量脱落，普遍没有达到设计寿命，基本上二年内按标准必须重新进行施划，给本就紧张的养护经费造成压力。在寒区水泥混凝土路面热熔标线耐久性不足是一个普遍现象。所以，有必要分析标线涂料施划过程中存在的问题，以解决这一难题。

关于标线的耐久性，在德国“道路标线补充技术规程和规范(ZTV－M84)”中规定:“标线必须与底面有较好的粘结性、耐老化性和耐盐性及对预计的交通负荷有足够的耐磨性”。

热熔型道路标线涂料是以天然树脂或石油树脂合成材料为成膜物质，辅以填料、助剂、反光材料以及颜料组成。固体成分高达100%，其常温下为粉块状物质，加热熔化为流动状态的液体，涂覆后冷却为粘接在路面上的固体膜层。它具有干燥时间短，对路面附着力好，耐候性、耐久性好、对环境无污染等特点。

下面几个因素对热熔型标线与底面的粘结性有决定性的影响(这里，底面指的是混凝土):

(1)界面结合剂(底涂剂)的类型及特性;

(2)标线涂料的成膜物质及特性;

(3)混凝土表面的预处理;

(4)施工工艺;

(5)其他:混凝土表面的潮湿程度;混凝土面层是否有养护剂;超重碾压等。

上述几种对水泥混凝土路面标线与底面粘结有重要影响的因素是按影响力进行排序的，其中最重要的影响因素就是界面结合剂。

1 无界面结合剂时涂层与底面粘结力显著降低

热熔标线涂料的成膜物质主要是C5 石油树脂，它是脂族类(C5 alphatic)的一种，平均分子量1000 ～2500，属大分子，在70 ～140 ℃熔融后呈流动性液态。而水泥混凝土路面是一种碱性无机盐与骨料共同形成的密实性非均匀混合物，其表面砂浆层水化物微孔直径一般在50 nm ～10 μm 之间(不含气泡类微孔)。由于热熔标线涂料中包含最细为400目(44 μm)的重质硫酸钙作为填料，这些填料包裹在树脂周围，很难渗入表层砂浆中的微孔，导致涂料与底面的粘结性不足。进而导致标线层的脱落。所以在没有界面结合剂的情况下，标线涂料融化后直接涂覆于混凝土表面，显著降低了二者之间的粘结力。在工程上，主要表现在界面结合剂技术指标不合格或涂刷量不足。

2 标线涂料本身技术指标不适合于水泥混凝土路面

材料在温度上升1℃时的单位长度或单位体积的变化，分别称之为线胀系数或体胀系数，统称热胀系数;相对应的，在温度下降时，称之为温缩系数。水泥混凝土路面温缩系数:5 ～45 ×10－6。沥青混凝土路面温缩系数:20 ～40 ×10－6。

标线的脱落，也与标线与基底的温缩系数差异太大有关。由于相对于路面来说，标线宽度较窄(10 ～20 cm)，厚度较薄(热熔型1.2 ～2.2 mm)，在长度方向可以看作是一条线，另外标线涂料主要成份为高分子化合物，对温度非常敏感，热胀系数及温缩系数较大，也即在长度方向上的变形较大，这一点体现在沥青路面标线上经常出现的间断性裂缝(间距一般少于10 cm)。相比标线来说，水泥混凝土路面与沥青混凝土路面的温缩系数较小(比标线低一个数量级)，在温度变化时，在长度方向上产生的变形比标线小得多，造成标线涂料不能与基底产生协调变形，或无法抵抗二者结合面产生的剪切应力，即会出现二层剥离，表现为标线脱落。

从理论上来说，如果不从根本上改变标线涂料类型(如双组份水性等)，采用碳族树脂或松香类树脂为主的热熔型标线涂料无法达到与水泥混凝土路面基底相近的温缩系数。

由于寒区日气温变化较大，标线随气温变化产生的累积变形或疲劳变形也较大，所以对标线材料的柔韧性要求非常高。普通标线涂料重视强度及抗磨性，柔韧性不足，无法与基底同步变形，这也是标线脱落的一个原因。

3 混凝土表面没有处理到位

沥青混凝土是的胶结料－沥青与标线涂料中常用的树脂均为有机物，常用的C5 石油树脂也是石油产品的一种，所以与沥青的相容性较好，新建路面即使没有使用界面结合剂也能牢固粘结。但水泥混凝土路面表层主要是由砂浆及水泥浆(石)形成的无机固化物，特别是新建路面表层还存在碱性活性水化物，这层水化物以浮浆的形式存在，而且随着养护期的延长不断形成，一般在养护21d 后不再发展，这层浮浆严重影响标线的粘结，所以在施划前一定要仔细进行表层处理。

一般标线作业区的处理采用人工钢刷或机械滚刷二种形式，机械式效率高。清扫的效果以风力灭火器吹净后表层无浮浆为准，一般使用清扫机后可将水泥混凝土路面表层清除0.1 ～0.3 mm。

如果没有将混凝土表面处理好，表面存在的浮灰(浆)一方面影响界面结合剂的下渗，另一方面与界面结合剂混合为泥浆，在标线层与基底间形成薄弱层，严重影响标线涂料的粘结力。

4 其他方面

影响热熔型标线与底面的粘结性的因素还包括:施划前路面是否使用过养护剂、基底的潮湿程度、完工后车辆的碾压等。

基底如果存在游离水份，会防碍界面结合剂的下渗及挥发，延缓界面结合剂的成膜，如未完全干燥前进行标线施划，还会导致气泡的产生，在涂料成膜前即与基底未粘结成一体。

在我省，养护剂的使用并不多，但如果使用后，对标线的施划影响非常大。养护剂与界面结合剂的效果类似，都是在混凝土表面形成一层薄膜。一般养护剂最大下渗厚度为0.5 mm，这为标线作业区的表面处理带来难度。由于养护剂与界面结合剂的成膜物质不同，二者不能良好结合，所以，标线施划前一定要将带有养护剂的作业区清扫干净，露出坚实的基底。

标线施划后也承载车辆碾压的功能。由于普通标线注重强度及抗磨性，在强度方面均有较好的表现，但作为一个薄层材料，在坚硬的基底上面承受大吨位车辆碾压时，会在标线底层形成受力集中区，直接将标线层压裂，这也是水泥路面标线常见网裂的原因。由于裂缝的存在，雨(雪)水会沿裂缝渗入结合面，在冻融循环的破坏下导致涂层的脱落。

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