水泥混凝土路面抗滑技术分析

水泥混凝土路面抗滑技术分析1水泥混凝土路面抗滑构造的技术要求公路水泥混凝土路面与市政道路不同，宏观和微观抗滑构造均需要，都是为了在雨天保持车轮和路面之间的充分接触，防止车辆的漂滑、操纵失灵而专门设计的路面雨天高速行车准备的安全技术措施。1.1宏观抗滑构造的要求公路工程质量检验评定标准JTJ071-98规定：高速公路一级公路竣工时的水泥混凝土路面客观抗滑构造深度（填沙法）TD不应低于0.8mm，其他公路TD不应低于0.6mm[1]。公路水泥混凝土路面设计规范JTJ012—94指出：对年降雨量在500mm以下的地区，可适当降低[2]。公路水泥混凝土路面滑模施工技术规范对宏观抗滑构造深度增加上限要求：高速公路一级公路还应TD≤1.2mm，即路面竣工时0.8mm≤TD≤1.2mm；其他公路还应TD≤1.0mm，即0.6mm≤TD≤1.0mm[3]。1.2微观抗滑构造的要求现行所有水泥混凝土路面设计、施工及质量验收有关的规范，均没有对微观抗滑构造提出技术要求。公路沥青路面设计规范JTJ014-97规定：高速公路一级公路竣工验收时的横向力系数（有水条件下的侧向摩擦系数）SFC≥54，摆值Fb≥45，构造深度TC≥0.55[4].参照该规定，高速公路一级公路的水泥混凝土路面的横向力系数SFC应不大于55为宜。1.3运营中的抗滑构造保持时间和最低值要求目前，我国现行所有规范对于运营多长时间，达到多大抗滑技术指标，尚没有要求。按照交通部公路科学研究所的研究，水泥混凝土路面通车运行5~8年以后的抗滑标准允许最低值，高速公路一级公路的侧向摩擦系数Fs≥49，构造深度TD≥0.45mm；一般公路Fs≥35，TD≥0.30mm.否则应采取措施恢复抗滑构造，达到此项技术标准，以保证行车安全。2滑模摊铺混凝土路面抗滑构造的施工2.1微观抗滑构造的滑模施工在滑模摊铺机后应设置钢支架，拖挂1～3层叠合麻布、帆布或棉布，洒水湿润后，软拖制作微观抗滑构造。布片接触路面的拖行长度以0.7～1.5m为宜。对砂的细度模数偏大的粗砂，拖行长度取小值；偏细中砂，取大值。人工修整过的路面，微观抗滑构造已被抹掉，必须再拖麻袋处理，以恢复微观抗滑构造。若要同时增强表面耐磨性，滑模施工的水泥混凝土路面可直接使用抹平板抹出的“鱼鳞”形微观抗滑构造。表面修整时，不应该使用钢抹刀，可直接使用木抹刀抹出的粗糙砂浆表面。2.2宏观抗滑构造的滑模施工2.2.1软作宏观抗滑构造当滑模施工的水泥混凝土路面工程量大，日施工进度超过500m时，塑性拉槽宏观抗滑构造制作宜选拉毛机械施工，没有拉毛机时可采用人工拉槽方式。拉槽深度为2～3mm，槽宽3～5mm，槽间距15～25mm。在水泥混凝土表面泌水完毕20～30min内应及时进行拉槽。每耙之间衔接间距应保持一致。耙齿可用塑料，也可用钢片或钢条制作。实践证明，采用辊子制作抗槽，容易沾砂浆，外形不规矩；采用齿板拉槽，由于粗集抖的顶托，亦较难做好；国内外机械或人工拉槽均逐渐统一使用齿耙。软作抗滑构造的优点是：施工速度与滑模摊铺速度几乎同步，施工速度快、费用省。其缺点是：软拉抗滑构造会使一些砂和小石翘起来，影响平整度；边缘不整齐，宏观抗滑构造的槽口不可能是矩形，往往是有损伤的倒台形，耐磨性显然较差；构造深度不均匀。2.2.2硬刻宏观抗滑构造采用硬刻槽施工宏观抗滑构造，可提高路面平整度，增强路面耐磨性，同时保证了矩形的宏观抗滑构造的效果。硬刻槽方式制作宏观抗滑构造，其几何尺寸与软制作宏观构造相同。硬刻槽机重量宜重不宜轻，最小整刻度不小于50cm，硬刻槽宜在摊铺3d后开始，并应在两周内完成。硬刻槽的缺点是：施工费用高，效率低，使用的人工多5～8倍，刻槽机多，摊铺速度快时，10台刻槽机都跟不上滑模机的施工进度，锯片损耗多，且锯片较贵，目前我国高速公路水泥混凝土路面硬刻槽的施工费用大约5～8元/m2。对高速公路和一级公路来说，可以接受。3水泥混凝土路面抗滑构造的恢复技术3.1凿毛法恢复微观抗滑构造在水泥混凝土路面施工过程中，可能存在下述问题：①路面遇雨水冲刷，平整度符合要求，但两级抗滑构造丢失；②施工中突下大雨，混凝土路面表面湿软就覆盖了塑料薄膜，即使宏观抗滑构造存在，微观抗滑构造也会被雨水压力下的薄膜压平，由麻袋片拉出的微观抗滑构造消失了；③当滑模摊铺水泥混凝土路面的局部平整度不好时，如用粗磨头的水磨石机来磨平，会磨光微观抗滑构造，此种情况下通常用小凿子凿毛，效果良好。这种方法的缺点是需要的劳力较多。3.2磨蚀法恢复微观抗滑构造采用粗糙度足够的磨蚀机，将光滑的旧水泥混凝土路面磨蚀，可改善其微观抗滑构造。但是，即使采用现有最粗糙的三角形磨头，也难达到高速公路表面粗糙度的要求。基于上述原因，需要在原有小磨石机的基础上开发更为粗糙的砂轮磨头。3.3喷射法恢复微观抗滑构造国外使用专用机械设备在路面喷射小钢球或金刚砂的方法，提高旧水泥混凝土路面摩擦系数。喷射法是在一个密封仓内，以一定喷射压力向路面均匀喷射小钢球。然后，将钢球和路面碎屑一同抽吸进分离设备，将碎屑与钢球分离开来，碎屑储存在收集罐内，装满后卸到指定地点，钢球可重复使用。喷射法可产生优异的微观抗滑构造，砂浆表面至少可喷射出0.5mm的小坑，侧向摩擦系数比在处理前可提高0.22。喷射不仅打毛了砂浆表面，对裸露石子的表面也同时打毛。这种方法处理费用便宜，开放交通快，也能有效地处理沥青路面，改善其抗滑性能。3.4硬刻法恢复宏观抗滑构造这种方法是在锯缝机上加长锯片轴，采用叠合多锯片进行硬性刻槽，得到宏观抗滑构造。此项技术在国内使用较多，国外使用较少，原因是该方法对宏观抗滑构造有效，但不能同时采用一台机械恢复粗细两级抗滑构造。然而，仅从恢复宏观抗滑构造而言，此项技术使用效果相当好：①硬刻出的槽比软拉槽深度均匀，槽形相当规矩，同时抗磨性较高，使用耐久性较好；②硬刻时是连粗集料一同锯切的，而软拉槽对集料无效，达不到这样好的效果；③硬刻的槽深大于4mm，平均槽台宽50～100mm，槽内宽5mm，用铺砂法测出的宏观构造深度TD≥1.0mm，比新铺水泥混凝土路面上的略深一些；④由于宏观抗滑构造不是由表面纯砂浆组成，抗剪强度高；⑤若采用硬刻法刻一遍的宏观抗滑构造希望使用时间长一些，其槽深可以比软拉槽略深些。3.5铣刨法同时恢复宏观、微观两级抗滑构造此项技术是用金刚石铣刨滚轮，全断面纵向或横向铣刨混凝土表面的方法。其具有下述优点：①同时恢复宏观、微观抗滑构造；②能够将面板之间的错台铣刨平整；③铣刨时，表面的残渣用真空吸进储罐，不妨碍高速公路上的车辆通行；④可以铣刨沥青路面，施工速度约200m2/h；⑤可降低路面的行车噪声。因此，发达国家多将此项技术使用在交通量不小于3000次/d以上的公路路面上，高速公路上使用较多也较成熟。铣刨法的投入较大且施工费用较高。原因主要有：①金刚石滚轮的磨损较快，更换一个新滚轮的费用较高；②铣刨速率主要受水泥混凝土路面上使用的粗集料的岩石品种制约。坚硬的隧石铣刨速度为75m2/h左右；石英岩混凝土路面为200m2/h左右；石灰岩混凝土路面为300m2/h左右。3.6水泥混凝土罩面技术恢复抗滑构造此项技术的施工过程为：在旧水泥混凝土路面上凿毛或喷射处理，彻底清洁表面，涂树脂粘结剂作粘结层；按结合式薄加铺层设计，用滑模摊铺机摊铺表层；然后在表面喷洒超缓凝剂；最后用洗刷机刷掉表面砂浆，做成裸露粗集料的低噪声水泥混凝土路面。这种高强度裸露粗集料的罩面，厚度为4～7cm，欧洲采用的粗集料最大粒径为7mm，这种罩面仅提高表面抗滑性能。罩面层是专门配合比的细石高强混凝土，设计抗压强度不小于70MPa，否则抵抗不了车轮的冲击破坏。当然，新建水泥混凝土路面上，现有技术可使用1台滑模摊铺机湿接一次摊铺两层，上层厚5cm，无需粘结剂制作结合式高强混凝土低噪声水泥混凝土路面。旧水泥混凝土路面罩面在接缝处全部对应切割，要求切透并填缝。3.7沥青罩面技术恢复抗滑构造仅恢复抗滑构造的沥青罩面，可采用我国使用了多年的沥青表处技术。这种处置方式的罩面厚度≤15mm（如果同时要求结构补强，则应≥40mm），是裸露石料的低噪声表面，表层也可采用沥青混凝土。这样表层的薄沥青面层会发生对应底部的混凝土路面板接缝的反射裂缝。但是，由于仅仅为了恢复其抗滑性能，所以一般不像结构补强那样使用耐热土工薄膜防裂，待开裂后在气温较低的季节用沥青灌缝即可。无论沥青表层还是沥青混凝土补强，其保持优良抗滑构造和平整度的关键在于：①层间粘结固牢，防止沥青路面推挤拥抱、车辙、卷起和成片脱落。国内外使用效果较好的是喷洒煤油稀释的沥青透层和粘层油，以便保持施工完毕时的优良平整度和行驶性能；②处理好沥青表层的反射裂缝。当反射裂缝较宽时，两侧形成临界空间，沥青混凝土很容易成块脱落，造成沥青混凝土加铺层或表层提前破坏，损失平整度。在薄层沥青加铺层上最简便易行的方式是对水泥混凝土路面所有纵横缩缝切缝，并使用热沥青填缝。胀缝板上部接缝宽度较大，可采用双锯片锯缝机切缝，凿除胀缝板上部的沥青混凝土，再用变形和硬度适中的改性沥青砂或沥青玛蹄脂填缝。