山区高速公路水泥桥面抗滑磨耗材料运用技术探讨

陈俊廷，何俊辉

(1.广西合浦县公路管理所，广西 合浦 536100；2.广西交通投资集团有限公司，广西 南宁 530022)

0 引言

高速公路水泥路面的优点在于强度高、耐久性强、造价低廉，但行驶舒适性与安全抗滑性能存在明显不足，特别是在山区水泥混凝土桥面部分尤为突出。因此，进一步提高山区高速公路水泥混凝土桥面的安全性与舒适性极其重要[1，2]。本文主要研究山区某高速公路水泥桥面抗滑磨耗加铺技术的运用及质量控制关键点，以期为水泥桥面抗滑磨耗材料技术及质量控制方面提供借鉴。

1 某高速公路桥面问题概况

高速公路水泥混凝土路面最重要的是抗滑安全和行车舒适性问题。抗滑磨耗材料具有高磨擦性和防滑性能，可有效改善车辆减速效果并大大缩短车辆的制动距离；同时一定厚度的抗滑磨耗层具有局部调平的作用，适用于高速公路的桥面铺装。通过对广西山区某高速公路实地调查，发现存在的具体问题有：

1.1 抗滑性不足

对于水泥桥面、路面而言，抗滑问题在湿滑条件下较为突出。山区高速公路沿线属于山地形貌，连续桥梁较多。雨季期间水泥路面抗滑性能不足，行车存在安全隐患。

1.2 桥梁具有安全隐患

山区高速公路桥隧比例大且部分桥梁存在弯道，车辆进入弯曲桥梁部分并未减速。由于水泥路面本身的抗滑性能较差，在弯道区域容易出现侧滑情况，导致交通事故。

1.3 行车舒适性差

桥头、伸缩缝处存在一定的高程差，车辆对于刚性路面的高程差较为敏感，容易出现跳车现象；水泥路面刻槽后的行驶噪音影响行车舒适性。

山区高速公路水泥桥面存在局部高程差，喷砂抛丸不能够有效地解决平整度问题，因此本项目采用超精铣刨，可去除一定厚度的老化路面，清理浮浆及处理平整度。

2 抗滑磨耗层增韧改性及质量控制

水泥路面刚性大，混凝土板容易断裂，断板后难于清除，修复难度大。加铺抗滑磨耗层可以降低水泥路面被破坏的风险[3]。市场上传统的抗滑磨耗层材料使用年限一般为2～3年。结合高速公路不宜频繁封道维护的特点，将抗滑磨耗层材料利用在预聚交联体系中引入柔性链段的方法进行增韧改性。改性后抗滑磨耗层材料柔韧性和抗老化性能将明显提高，使用寿命可以大幅度提高5～8年。此方法与柔性链段固化剂增韧方法类似，将预改性和柔性链段先加入预聚体系中，通过固化交联使柔性链段嵌入到交联网络中，从而达到增韧的效果。图1为磨耗层材料性能随增韧剂参量变化图。其中Y轴为性能指标，X轴为增韧剂的添加量百分比。

(a)

(b)

从图1(a)可以看出，随着增韧剂的增加，整个拉伸强度下降趋势较大，20%以后相对缓和。分析其原因，由于柔性链段大多都是直链分子，容易转向和滑移，在材料受力的过程中柔性链段首先受力变形从而造成材料的拉伸强度下降，导致柔性链段越多，其强度下降越快。

从图1(b)可以看出，随着增韧剂的增加，断裂伸长率先急剧增大后缓慢降低，添加量20%左右达到最大值。分析其原因为柔性链段数的增加，受力的过程中柔性链段的滑移和解缠给材料提供了一个形变的过程，不至于在受力过程中出现脆性断裂[4]。柔性链段掺量过大时，单元体积内预聚体链段减小，柔性增韧剂已经不在体系中形成嵌段结构，而是在局部形成柔性链段的聚集区，使得整个材料强度降低。

结合上述试验，控制柔性增韧改性剂用量为15%～30%区间，达到抗滑磨耗材料质量要求。磨耗材料质量要求见表1。

表1 桥面抗滑磨耗材料质量要求表

3 抗滑磨耗层在高速公路中的应用

抗滑磨耗层的施工工艺主要分为超精铣刨、预处理、胶结料施工、骨料撒布和骨料回收等五大步骤。本文结合广西山区高速公路旧桥面改造专项设计，介绍抗滑磨耗层在桥面、弯道处及桥面上下口的具体应用情况。

3.1 抗滑磨耗层颜色设置

高速公路沿线通常设有红、绿色防护栏，根据色彩的明度差异以及穿透力的搭配有助于视线的诱导和警示，建议抗滑磨耗层颜色与防护栏颜色进行区别，如红绿、黄绿、红灰进行搭配。建议进入桥面的匝道过渡段铺筑红色抗滑薄层进行警示和减速，警示驾驶员注意安全，改善色彩单一性对驾驶人员造成的视觉疲劳效应[5]。

3.2 抗滑磨耗层平面布置

抗滑磨耗层近年来使用范围在逐步扩大，但国内目前尚没有相关的应用标准，因而应用形式有着较大的探索和实践的空间，目前磨耗层主要存在两大主流形式。

3.2.1 平面整体形式

整体设置即在需要设置的路段内全断面连续铺筑抗滑磨耗层，此种形式感官刺激强烈、施工方便、整体性好，但与道路整体不够协调，略显突兀。

3.2.2 平面间隔形式

从危险路段起点开始，间隔铺设，通过铺设长度及间距的调整，形成连续的渐变式抗滑磨耗层，此种方式对驾驶人员的诱导效果较好，同时与整体环境协调，造价也较低，但施工较为复杂。图2为国内常见铺筑类型。

(a)等间距

(b)非等间距

(c)等组距

图2国内常见抗滑磨耗层铺筑类型图

针对山区高速公路的行车特点，提高水泥混凝土桥面的安全系数并改善路面功能，采用复合式的抗滑磨耗层设置，在进入弯道前设置7条抗滑磨耗层，进行减速处理。从桥头跳车延伸处理区域开始，设置5条间隔3 m、宽2 m的抗滑磨耗层；然后设置2条延续间隔10 m、宽2 m的抗滑磨耗；最后满铺水泥桥面，提升山区高速公公路的行驶安全与舒适性[6]。图3为水泥桥头抗滑磨耗层布置图。

图3 水泥桥头抗滑磨耗层布置图

4 结语

本文针对广西山区高速公路的旧桥面改造及抗滑要求，结合国内有关彩色抗滑层的研究成果，针对山区高速公路水泥路面的特点，详细介绍了抗滑磨耗材料的增韧改性、施工工艺与平面布置，在广西高速公路的弯道、匝道以及桥面等特殊路段成功应用，为水泥高速公路的交通安全设计提供了思路和借鉴。

[1]曹海波，钱振东.彩色沥青路面的色彩分析与应用研究[J].石油沥青，2007，21(5)：1-4.

[2]刘 涛.彩色路面用材料性能及施工工艺研究[D].西安：长安大学，2006.

[3]高 明，肖 斌，廖克俭，等.彩色沥青老化组成及性能的研究[J].石化技术与应用，2005，23(2)：111-113.

[4]沈 鹃.沥青路面抗滑表层研究综述[J].河北交通职业技术学院学报，2008(2)：28-31.

[5]姜 丽，张尚文.改性沥青路面的施工工艺及其质量控制[J].黑龙江科技信息，2007(05)：226.

[6]JTG F40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].