彩色超薄抗滑铺装层路用性能研究

张田盛

（1.福建省交通科研院有限公司；2.福建省公路、水路工程重点试验室，福州 350004）

0 引言

截至2018 年底,我国公路通车总里程达到484.65 万km,公路通车里程逐年攀升,交通基础设施的快速推进为我国社会和经济的发展注入了强劲的力量。 但是受持续增长的车流承载量、 自身及外界复杂多变的环境等因素影响,公路早期病害多发。 如沥青混凝土路面在早期使用过程中,常出现裂缝、坑槽、沉陷、松散脱落,以及表层磨损等,造成路面使用性能和服务水平逐年下降。此时,为了延缓病害发生、增加公路使用寿命和服役年限,可以采用铺设抗滑铺装层的预防性养护措施。

抗滑铺装层具有很好的抗滑性能、较大的构造深度,适用于路面较平整、车辙深度＜10mm,较少结构性破坏的公路(结构性破坏需预先处理)；同时对于新建公路的铺装层也适用。 其中,超薄抗滑铺装层仅有15～20mm,甚至更薄,对于路面高度有严格限制的道路尤为适用。 本文通过MMA 彩色有机胶黏超薄铺装层试验段现场铺设和路用性能检测分析, 研究了此种特殊超薄抗滑铺装层的材料性能和路用性能,以供同行借鉴。

1 原材室内试验

MMA(methyl methacrylate)是甲基丙烯酸甲酯的简称,用于道路领域的MMA 是经预聚合并经改性和着色的PMMA(poly(methylmethacrylate)),即聚甲基丙烯酸甲酯。MMA 通过本体聚合而形成刚柔相济的“路用彩色有机玻璃”,具有天然的硬度和韧性。 MMA 无毒环保,难燃,具有良好的化学稳定性和耐候性,并与沥青、水泥混凝土等基材形成互穿嵌锁结构,附着力极强,适用于水泥路面和沥青路面。

本项目选定道路常用的灰、 红两种颜色MMA 路用抗滑铺装层胶黏材料作为研究对象,依据JT/T 712-2008《路面防滑涂料》进行室内试验,材料性能试验结果如表1 所示。

表1 路面防滑涂料试验结果

2 试验段铺设

超薄抗滑铺装层工艺简单,施工速度快,无需拌和楼等复杂设备,消耗的能源少,碳排放低,可在水泥和沥青路面上直接铺筑,并快速开放交通。薄层铺装厚度薄,几乎不影响路面标高。 试验段选择龙岩长汀与连城两县交界处的松毛岭隧道, 隧道两端洞外各铺50m 蓝红相间的横向条纹, 洞内两端前300m 铺设红色薄层, 再往里各铺设100m 灰色薄层, 隧道中间564m 不进行彩色铺装而保留原黑色沥青路面。

2.1 施工工艺

试验段采用的材料主要包括胶黏剂、固化剂、金刚砂和颜料,金刚砂和颜料可以事先预混制成调和剂,节省现场搅拌时间。 彩色抗滑超薄铺装层的施工不同于常规沥青路面,材料无需加热,且不需要大型施工机械,施工便捷,主要施工工艺流程如下:

(1)清洁路面

首先对需要铺装的区域安全布控, 然后对路面进行清洁,去除所有异物、脏物(泥砂、油污等),用扫帚清扫再用吹风机吹去浮尘,并且必须确保路面干燥。

(2)防止污染

清扫完毕后,若要保留原有标线,用特定尺寸的胶带保护好标线、箭头、文字等。 为保证路缘石清洁,绿化不受污染,需要用挡板遮挡喷杆边缘,以防止强大压力下喷溅出的雾状细料造成污染。

(3)拌制混合料

将计算好用量的调和剂加入胶黏剂, 用可调速的电动机加上搅拌叶进行搅拌, 均匀后加入一定量的固化剂,将搅拌速度设置在最快档,保持高速搅拌2min,让混合物彻底混合。

(4)混合料铺筑

可采用人工推刮和机械喷涂两种施工方式。 首先是人工推刮,可直接把搅拌均匀的混合物倒到地面上,用鬃刷均匀涂刷,5min 之内刮涂并同时用滚筒滚平,不同滚筒形成不同的表面纹理效果。 然后进行机械喷涂,在推刮的混合料干燥后,把混合料加到喷涂设备容器里,通过管道流到喷枪里,直接均匀喷涂,喷涂时在边缘处用挡板遮挡防止污染。

一般,施工的最佳温度为-5℃～40℃,推刮和喷涂在路面上的混合料在20min 内即可固化形成坚固而内韧的交联加成物。

(6)清除胶带

喷涂完毕,即可解除标线处胶带,且要及时以免粘结到路面。

(7)开放交通

施工完1h 后,可以完全开放交通。

2.2 质量控制标准

为保证超薄铺装层施工质量,满足设计要求,铺设应严格执行以下质量标准:

(1)混合料从搅拌开始到刮喷施工完毕时间应控制在10～15min 以内；

(2)底层推刮在确保找平路面的同时混合料用量为2～2.5kg,厚度达1～1.5mm；

(3)喷涂在确保表面均匀美观的同时混合料用量为1～1.2kg,厚度达1mm。

3 路用性能研究

试验段施工前先对原路面进行路面性能检测, 包括平整度、抗滑、渗水、构造深度等,其中平整度和抗滑分别采用激光断面仪和横向力系数测试仪检测； 待试验段施工完毕开放交通后再次进行检测, 对试验检测结果进行比较,评价超薄抗滑铺装层的路用性能。

3.1 平整度检测

超薄抗滑铺装层铺设前后路面的平整度结果对比如图1 和图2 所示。

图1 施工前后右幅路面平整度结果比较图

图2 施工前后左幅路面平整度结果比较图

分析以上数据可知,彩色超薄铺装层不降低路面平整度,基本在原路面的数值线上下波动,并且国际平整度指数IRI(m/km)均小于等于2.0,平整度标准差σ(mm)均小于等于1.2, 平整度指标均能达到高速公路和一级路的标准。

3.2 构造深度检测

超薄抗滑铺装层铺设前后路面的构造深度结果对比如表2 和表3 所示。

表2 连城往长汀方向施工前后右幅路面构造深度结果比较

表3 长汀往连城方向施工前后左幅路面构造深度结果比较

从表1 和表2 的检测结果来看, 施工前后构造深度数值有明显的下降,从原沥青路面的0.80 下降到约0.20。由此可知,MMA 的胶黏材料和金刚砂对原路面的宏观构造起到了良好的填充作用。

3.3 横向力抗滑系数检测

超薄抗滑铺装层铺设前后路面的横向力抗滑系数结果对比如表4、图3 和图4 所示。

表4 施工前后路面横向力抗滑系数结果比较

图3 施工前后右幅路面横向力抗滑系数结果比较图

图4 施工前后左幅路面横向力抗滑系数结果比较图

由以上数据可知, 铺设超薄抗滑铺装层路面横向力抗滑系数较原沥青路面有所降低, 但均满足高速公路和一级公路≥54 的要求,其SFC 值普遍为57～67。

3.4 路面渗水系数检测

超薄抗滑铺装层铺设前后路面的渗水系数结果对比如表5 所示。

表5 施工前后路面渗水系数结果比较

从渗水结果看,原沥青路面渗水严重,渗水系数几乎全部超过300mL/min,最大超过1000mL/min。 铺设超薄抗滑铺装层后,路面基本不渗水,起到了良好的封水作用,能有效缓解路表水下渗至沥青混凝土和水泥混凝土界面处对层间粘结造成的负面影响。

3.5 路用性能统计分析

对施工前后受检路面各项检测指标的平均值进行分析（表6）。

表6 现场检测结果比较分析

从检测结果看, 彩色抗滑超薄铺装层对路面平整度影响不大,与铺装前的沥青路面基本相当。 渗水系数与铺装前相差大,铺装后路面不渗水,主要是因为液态的铺装材料在施工过程中有效地填充到沥青混凝土空隙中,待干燥固化后起到良好的封水作用。 在抗滑评价指标方面,虽然铺装后构造深度下降较大,整体从0.82 降到0.20,但通过检测车测试的横向力系数才是最能表征路面实际抗滑效果的指标。铺装后的横向力系数较铺装前略有下降,但仍满足高速公路及一级公路的技术要求,抗滑效果较好。

4 结语

本文基于铺设彩色MMA 超薄铺装层试验段研究了超薄铺装层的施工技术和路用性能,得出以下结论：(1)MMA 涂料理化性能稳定,具有良好的附着性、高低温性能和耐水/碱性, 固化后阻燃效果好；(2)MMA 超薄铺装层厚度薄、施工快、工艺简单、无需大型设备、颜色可选,对交通影响小、可快速开放交通；(3)铺设后不影响原路面平整度,且具有良好的抗滑、抗渗效果,与基底粘结牢固,能够有效改善路面的行车条件,同时,彩色还能亮化环境,提高警示等作用,因此,具有广泛的应用前景。