高速公路水泥混凝土桥面抗滑修复材料及工艺研究

2018-06-14谭圣坤

西部交通科技 2018年2期

谭圣坤

(广西高速公路投资有限公司，广西南宁 530001)

0 引言

高速公路混凝土桥面修复是在通车运营的情况下实施的，作业面封闭、复杂，作业时间紧迫，所用材料应能尽早固结稳定，施工工艺应简单快捷；此外，为了不增加桥梁恒载，不改变桥面两端路面的标高及交安设施，要求修复后桥面标高不能有太大的改变(修复前后标高改变不宜超过3 mm)。修复后，抗滑系数应该恢复到65(BPN)以上。

1 混凝土桥面抗滑修复材料及工艺

1.1 环氧树脂+陶瓷颗粒(彩色抗滑层)

将高分子基料与填料按一定比例混合得到胶结料，然后摊铺在处理过的水泥混凝土桥面上，最后在胶结料上撒布彩色骨料，待其完全固化后即得到彩色薄层抗滑层。彩色抗滑层结构示意图如图1所示。

图1 彩色抗滑层结构示意图

1.2 “Rulamc”专利技术+乳化沥青混合料(超级微表处层)

引入“Rulamc”专利技术，用级配石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌制成流动型混合料，再均匀洒布于混凝土桥面上。

1.3 改性双组份聚氨酯+稳定剂配制乳液(RES毫米级彩色抗滑薄层)

采用改性双组份聚氨酯+稳定剂配制乳液、配合金刚砂、滑石粉、颜料等混合而成的一种毫米级彩色超薄抗滑层，能够有效封闭桥面微裂隙，起到防水作用，同时配合机械设备，对桥面板进行修复，获得良好的构造深度，然后同步喷洒结合料和金刚砂，形成抗滑薄层。RES抗滑薄层结构示意图如图2所示，其中粘结层可根据现场路面情况决定是否使用。

图2 RES抗滑薄层结构示意图

1.4 水性环氧+金刚砂封层

水性环氧+金刚砂封层是一项新型的水泥混凝土桥面复合型成套养护技术。采用“铣琢+抗滑封层”复合工艺，即采用铣琢车对原桥面进行表面处理，再使用封层车将固结料和抗滑集料同步洒布在路表面形成路面抗滑封层。水性环氧+金刚砂封层材料由水性环氧聚合物为固结料和抗滑集料组成，其中抗滑封层固结料由水性环氧乳液A组分、胺类固化剂B组分组成；抗滑封层的抗滑集料为棕刚玉或金刚砂。

2 各种混凝土桥面抗滑层的特点

2.1 环氧树脂+陶瓷颗粒(彩色抗滑层)

(1)粘接强度高，耐磨性好。彩色薄层抗滑层与水泥混凝土路面的粘接强度可达2.0 MPa以上，与沥青混凝土路面的粘接强度大于沥青混凝土的抗拉强度，不易出现脱落，同时石料耐磨性好，可确保抗滑性和耐久性。

(2)耐腐蚀、阻燃性好。可抵御汽油、柴油、机油等侵蚀，在空气中自身不燃烧。

(3)技术方案成熟，施工方便、要求低。能在常温下施工，封闭交通时间不长，不同施工单位在工艺控制上差异不大，影响施工质量的主要因素是原材料品质。

(4)环氧树脂+陶瓷颗粒抗滑层平均铺筑厚度2 mm，一般情况下，使用寿命2年左右，市场价格145～165元/m2。

2.2 “Rulamc”专利技术+乳化沥青混合料(超级微表处层)

(1)“Rulamc”专利技术在室外环境下能使乳化沥青混合料的成型时间由原来的2 h缩短到0.5～1 h，大大减少交通管制的时间，同时还能适应夜间、隧道、桥梁结构物和低温条件下的施工环境。

(2)修复时桥面色彩可调，色泽均匀，路面美观度高。

(3)修复完一个月内，横向系数超过80，半年后>60，经5年交通运营，仍可维持在48以上。

(4)修复后，用渗水仪检测，桥面渗水系数<10，基本不渗水。

(5)技术方案成熟，但对施工工艺要求高，不同施工单位在工艺控制上差异较大，影响施工质量的主要因素包括原材料品质和施工过程控制。

(6)超级微表处抗滑层平均铺筑厚度为8～12 mm，一般情况下，使用寿命3～5年左右，市场价格70～85元/m2。

2.3 改性双组份聚氨酯+稳定剂配制乳液(RES毫米级彩色抗滑薄层)

(1)有良好的抗紫外性能，不容易被光线污染造成路面色彩老化，保持色彩鲜艳。

(2)粘结能力强，骨料不易脱落，使用寿命长。

(3)抗滑层颜色种类丰富多变，可进行各种花纹和图案的绘制。

(4)胶结料通过化学反应自然固化，固化时间快可实现快速开放交通。

(5)采用柔性的聚氨酯材料为胶凝剂，常温施工，且无需大型机械设备，施工便利，材料自身相容性好，后期维修方便且不会出现明显的接缝痕迹。

(6)常温施工、常温固化，整个施工过程不需要外加能源，低碳节能、绿色环保。

(7)技术方案相对成熟，对施工工艺要求高，不同施工单位在工艺控制上差异较大，影响施工质量的主要因素包括原材料品质和施工过程控制。

(8)RES毫米级彩色抗滑薄层厚2～3 mm，一般情况下，使用寿命3～5年左右，市场价格110～125元/m2。

2.4 水性环氧+金刚砂封层

(1)流动性好、渗透性强。采用双组份水性环氧胶凝剂，混合后表面张力急剧降低，具有较好的流动性和渗透性，能自流渗入界面空隙，并在常温下固化。

(2)着色稳定、色度可调。采用双着色原理，即粘结料与集料同时着色；粘结料可加入染料以化学反应的方式进行着色，效果稳定，不易褪色；集料通过焙烧工艺进行着色，不仅色彩可调，且着色稳定。

(3)粘结能力强。粘结料为环氧树脂、聚氨酯及丙烯酸树脂等热固性材料，固化后具有较好的稳定性和超强的粘结力。

(4)绿色环保。采用水基环氧材料，对环境无腐蚀、污染，人体接触后无伤害，常温施工，无需加热，减少能耗。

(5)施工简单。采用全自动智能化洒布车，全自动操作，无需过多人员作业。

(6)安全美观。施工后路面色彩鲜明，具有交通诱导、警示及美化作用；同时可改善路标平整度，提高路面抗滑和防水性能，提升行车舒适性和安全性。

(7)水性环氧+金刚砂抗滑层是一个超薄的着色磨耗层；可以增加轮胎和路面的接触点，降低行车时的路面噪音，增加行车舒适性。

(8)技术方案相对成熟。采用全自动智能化洒布车施工，全自动操作，影响施工质量的主要因素包括原材料品质和施工过程控制。

(9)水性环氧+金刚砂封层平均厚度为1～2 mm，一般情况下，使用寿命3～5年左右，市场价格75～90元/m2。

3 混凝土桥面各种抗滑层优缺点比较

从技术角度考虑，以上四种抗滑层主要差别在于铺装材料和结构形式不同。其中，环氧+陶瓷颗粒彩色抗滑层施工简单，采用人工摊铺，施工效率低，不适于大规模施工，虽抗滑性好，但是刚度大，舒适性欠佳，耐老化性能相对差一些；超级微表处抗滑层采用乳化沥青胶结料，可以较好地恢复路面抗滑性能，耐久性较好，施工时采用全机械化作业，施工效率高，适合大面积作业，性价比较高，但摊铺厚度要求8～12 mm，相对较厚，对桥面标高会产生一定影响；RES彩色抗滑薄层和水性环氧+金刚砂封层施工简单、抗滑性好、耐久性较好、颜色种类多、色彩鲜艳，且铺装厚度只有2 mm左右，对标高影响最小，但是，RES采用聚氨酯和金刚砂拌合摊铺，相对而言成本较高，且施工为人工作业，施工效率相对较低，不适宜大面积施工作业；水性环氧+金刚砂封层，施工采用全机械化作业，效率高，质量容易控制。

通过四个抗滑层的经济性对比(见表1)，除超级微表处和水性环氧+金刚砂封层成本相对较低之外，环氧树脂+陶瓷颗粒和RES毫米级彩色抗滑薄层市场价格均在110元/m2以上。

表1 抗滑层对比分析表

综上所述，目前国内可用于混凝土桥面抗滑修复的材料和技术很多，但较经济和实用的技术有超级微

表处抗滑层和水性环氧+金刚砂封层方案，修复后，效果显著，使用寿命大概在3～5年，综合来看，性价比最高。且超级微表处抗滑层和水性环氧+金刚砂封层都为机械施工，适合于大面积作业。此外上述四个抗滑层技术方案中，目前环氧树脂+陶瓷颗粒已是较为成熟的技术，能够实施的单位较多，而超级微表处、RES毫米级彩色抗滑薄层和水性环氧+金刚砂封层均为新材料新工艺，可选择的实施单位不多。