水泥混凝土路面抗滑技術措施研究

金小磊

水泥混凝土路面具有強度高、穩定性好、耐磨、使用壽命長、養護維修費用小及承載力大等優點,成為高級重載路面的重要形式之一,在公路、城市道路、廠礦道路、機場道路中得到廣泛應用。但由于近年來我國經濟的飛速發展,汽車保有量不斷增加,導致交通安全問題進一步突顯。而相關資料及實踐證明,路面抗滑性能對交通安全至關重要,因此,提高水泥混凝土路面的抗滑性能對于交通安全及社會穩定有著深遠的意義。

1 影響水泥混凝土路面抗滑性能的因素

行車輪胎與路面間的抗滑性能受很多因素的影響,例如駕駛員的素質、車速、輪胎以及路面等。而路面對于抗滑性能的影響最為關鍵。對于水泥混凝土路面,微觀構造和宏觀構造是路面獲得良好抗滑性能的保證。所謂的微觀構造是指路面集料表面水平方向0 mm～0.5 mm,垂直方向0 mm～0.2 mm的微小構造,它既影響低速行車時路面的抗滑能力,也影響高速行車時路面的抗滑性能。路面的宏觀構造是指路面集料間的空隙或排水能力,水平方向為0.5 mm～50 mm,垂直方向為 0.2 mm～10 mm。

水泥混凝土路面的微觀構造和宏觀構造同鋪筑路面的粗、細集料以及表面整飾工藝等有重要影響。本文重點介紹了現階段我國采用的水泥混凝土路面抗滑技術。

2 水泥混凝土路面抗滑技術措施

2.1 制毛法

制毛法主要包括刷毛法、拉毛法、鑿毛法三種。其中刷毛法和拉毛法主要是保證路面的微觀構造,而鑿毛法主要是保證路面的宏觀構造。其中拉毛法在我國使用較為廣泛。

拉毛法是指在水泥混凝土路面初凝前,拖拉潮濕的粗麻布、棉布、人造草皮等,形成一定的表面紋理構造,深度在1.5 mm～3.0 mm之間,橫向、縱向均可。使用大型滑模攤鋪機施工時,可直接在攤鋪機后面拖拽人工草皮或粗麻布進行拉毛。注意采用人工草皮拉毛時,人工草皮與水泥路面的接觸面上被砂漿填塞,因此在施工完一段后要將人工草皮抬起,清除填塞的砂漿。

國外有關研究表明,拉毛紋理完全滿足車速低于72 km/h的路面抗滑性能要求,但車速較高時,其抗滑性能較差。美國明尼蘇達州的路面研究表明,拉毛紋理能夠達到與瀝青路面相近的噪聲水平和表面摩擦性能,其紋理深度規定為1.0 mm。

總之,拉毛法成本費用較低,形成的紋理構造具有一定的抗滑性能,噪聲較低。同時,還要采取必要的措施來提高其摩擦性能的耐久性,如選擇磨耗性較好的材料等。

2.2 制槽法

制槽法主要保證水泥路面的宏觀構造,包括壓槽法、拉槽法和刻槽法,其中壓槽和拉槽都是在新澆筑水泥混凝土初凝前,通過一定的附加外力完成的。而刻槽法是在水泥混凝土達到一定的強度(約40%)時,采用刻槽機械刻制而成的。

我國現階段使用較為廣泛的是刻槽法?？滩鄯ú捎靡唤M人造金剛石鋸片,相隔一定的間距安裝在同一根軸上形成刀排,刀排在動力驅動下高速旋轉,使刀片對已硬化(養生最少3 d)的水泥混凝土路面產生磨削,從而在水泥混凝土路面上形成邊緣整齊的凹形槽。

對水泥混凝土路面進行刻槽具有以下作用:

1)預防作用。雨天情況下,可使路面上的雨水從溝槽中迅速排走,避免在路面上形成一層水膜,保持路面無水狀態,預防滑移;

2)及時作用?？墒馆喬ハ碌穆访娣e水從槽紋或輪胎花紋中及時排走。避免了由于車輪的快速旋轉,造成車輪下面連續水膜壓力增高而形成飄滑現象;

3)視覺作用。提高輪胎與路面的附著摩阻力后,減少霧飄水濺,增加雨天能見度,減少水泥路面反射眩光,改善夜間和晴天行車環境;

4)安全作用。刻槽路面能夠提高路面抗滑力,增加摩擦系數,緊急情況下車輛的制動距離縮短,車輛的操作性能改善,降低交通事故率;

5)降噪作用?？v向刻槽能夠降低水泥混凝土路面噪聲。

按刻槽的方向,刻槽形式可分為橫向刻槽、縱向刻槽和斜向刻槽三種。

橫向刻槽方法施工的路面外觀美觀,雨天情況下排水效率高,摩擦系數略高于縱向刻槽,滿足規范要求,可用于一般路段。但在制動或驅動過程中易造成車輛打滑,且行車一段時間后磨損較大;同時,車輛在橫向刻槽的水泥混凝土路面上行車,會產生額外的滾動車輪噪聲,采用不等間距進行刻槽可以稍加改善?？v向刻槽可以大大增加轉向摩擦力,有效的防止橫向側滑與橫向風力所造成的事故,同時還具有很好的降低路面噪聲的效果。

刻槽路面的最終抗滑效果還和槽參數有重要關系。所謂的槽參數是指槽深、槽寬、槽間距及槽的類型。

交通部公路科學研究院劉清泉采用足尺試驗和數值模擬分析的方法對刻槽參數進行了研究,主要結論如下:

1)從排水能力、施工方便性和噪聲的角度綜合考慮,刻槽的寬度以3 mm～5 mm為宜。

2)刻槽深度主要取決于施工能夠達到的水平和磨耗這兩個因素。對于塑性刻槽(軟刻槽),最小槽深不宜小于2.5 mm,對于硬刻槽,刻槽深度宜在3 mm～5 mm之間。

3)等間距刻槽時,槽的凈間距應在12 mm～25 mm之間;變間距刻槽時,槽的凈間距應在15 mm～30 mm之間變化。軟刻槽(壓槽、拉槽)時間距可以小些,硬刻槽時間距可以取大一些。在需要控制噪聲的路段,推薦采用隨機的變間距刻槽。

4)槽的走向有橫向和縱向兩種。橫向槽具有排水效率高、摩擦系數略大于縱向槽的優點;缺點為行車噪聲較大。縱向槽的優點是噪聲小、行車方向誘導性好、防側滑的能力較強,有利于機械化施工。一般路段推薦采用橫向槽,在彎道處或便于采用機械拉槽時推薦采用縱向槽。

5)從施工方便性的角度出發,一般推薦采用矩形槽,在冰凍嚴重的地區可以采用梯形槽,梯形槽的上口寬6 mm,底部寬3 mm。

2.3 露石混凝土

露石水泥混凝土路面(Exposed-Aggregate Cement Concrete Pavement,簡稱EACCP),是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后,噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養生,期間通過露石劑作用對水泥混凝土表面層進行化學處理,延緩表面一定厚度水泥砂漿的凝結,但不影響主體混凝土的正常凝結硬化,當主體混凝土達到一定強度后,刷洗其表面進行表面除漿,露出均勻分布的粗集料,這樣所形成的水泥路面就是露石水泥混凝土路面(EACCP)。

EACCP除保持普通水泥路面強度高、使用壽命長、養護費用低等特點外,由于其優良的宏觀構造與微觀構造,具有一些優異的使用性能。首先,路面抗滑性能得到極大的提高,特別在雨天的抗滑能力顯著增加,而且路面抗滑能力保持時間長,不易被磨損;其次,由于集料外露而減小了泵吸噪聲,使交通噪聲水平顯著降低;另外,EACCP對強烈的陽光形成漫反射,可消除或減緩耀眼光線對駕駛員、行人的干擾,排除反光眩目現象,提高路面的安全性能。因此,EACCP具有優良的使用性能和廣闊的應用前景。

2.4 舊水泥混凝土路面抗滑性能恢復措施

水泥混凝土路面在使用一段時間后,常常在車輛磨損下而導致路面抗滑性能下降,從而引起交通事故的增加,因此對現有的就水泥混凝土路面抗滑性能的恢復,具有重要意義。以下幾種成功的技術措施,雖未在我國大規模應用,但值得推薦:1)酸蝕。用50%的鹽酸以0.2 L/m2～0.5 L/m2的用量噴灑在路面上,當鹽酸和水泥砂漿起化學作用15 min左右后,用水將溶解的氧化物沖洗掉,腐蝕路面形成麻點,增加路面的粗糙。2)火焰加熱燒蝕路面。用乙炔加熱器或丙烷加熱器燒蝕路面,溫度可高達3 000℃,形成的槽深為1.5 mm,寬 15 mm,間距30 cm。3)表面處治。用瀝青把有棱角的骨料粘結在剛性的底基層上,形成一粗糙層,從而增加路面抗滑性。

3 結語

水泥混凝土路面的抗滑性能對于交通安全有重要的意義,從路面技術措施方面,應該將宏觀構造和微觀構造全面考慮,選擇合理的技術措施,以達到改善或恢復路面抗滑性能,減少交通事故發生的效果。

[1] 趙桂娟.水泥混凝土路面抗滑性能研究[J].山東交通學院學報,2006,14(2):33-35.

[2] 陳 業.瀝青路面的抗滑機理及抗滑性能評價模型分析[J].山西建筑,2009,35(5):259-261.

[3] 張文君.水泥混凝土路面抗滑問題的探討[J].森林工程,2002,18(4):48-50.