環(huán)氧膠粘劑在市政彩色防滑路面鋪裝中的應用

劉筑縈

（貴陽觀山湖投資（集團）有限公司，貴州貴陽550081）

隨著改革開放的逐步深入，我們國家的經(jīng)濟增速和GDP增長排在了世界前列，尤其是在新冠疫情的沖擊下，2020年我國不但迅速完成了復工復產，經(jīng)濟還實現(xiàn)了正增長。所以我國的市政建設項目也在逐步的恢復正軌并擴大規(guī)模。這時市政工程的質量顯得尤為重要，和一個城市的經(jīng)濟發(fā)展，居民生活質量還有交通出行質量有著密切的關聯(lián)。目前在我國的市政建設中，道路的鋪設大多采用的是瀝青路面和混凝土路面。雖然這兩種路面的應用范圍是最廣的，但是也存在許多問題[1-2]。例如：路面質量問題，服役壽命較短，服役后期養(yǎng)護維修成本高，而且在服役后期維護導致的路段封閉會形成交通阻塞[3]。另一方面，我國居民的私家車數(shù)量正在不斷增大，這樣就容易造成交通擁堵和交通事故。再者人們已經(jīng)不單單滿足于城市道路的實用性，還要兼顧美觀性，讓人民的出行變得身心愉悅。所以基于上述內容，彩色防滑路面將具有廣泛的應用前景[4]。

1 彩色防滑路面

隨著我國市政基礎建設的發(fā)展和完善，“安全”“環(huán)?！北貙⒊蔀槲磥硎姓A建設的兩個大方向。根據(jù)目前相關研究人員的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大部分的交通事故是由司機注意力不集中導致的。而道路環(huán)境作為駕駛人在駕駛過程中的活動區(qū)域，是一種非語言符號，對人的心理和生理上的影響是很大的。比如在高速公路上一程不變的瀝青路面就會讓人容易產生視覺疲勞，造成安全隱患。所以，世界上很多國家的工程師都意識到，改變路面顏色，鋪裝彩色路面可以有效的引起駕駛人的注意，對交通安全起到有效的促進作用，同時，彩色路面可以給人以美的享受，同時兼具實用的藝術屬性，所以彩色路面作為一種新興的潛力鋪裝技術，正引起全世界的重視[5]。

彩色防滑路面是最近十年流行的一種具備高防滑性能，維修養(yǎng)護便捷，服役壽命長的新興道路鋪裝技術，一般是采用高分子聚合物直接鋪裝在已經(jīng)建成的道路上。普通彩色路面一般為彩色瀝青混凝土路面，路面的骨料大多為彩色石子，道路鋪裝厚度4cm左右，價格是普通路面的幾十倍，實際應用范圍較小，而高分子聚合物彩色防滑路面厚度較薄，大概3～5mm,質量較輕，對原有路面的影響較小。相對于普通的彩色路面，采用高分子聚合物的彩色防滑路面，提高了道路的服役壽命。所以彩色防滑路面對目前中國的交通狀況可能會有很大的改善。

目前中國比較廣泛應用在彩色防滑路面的高分子聚合物是環(huán)氧樹脂膠粘劑。環(huán)氧樹脂是目前有機化學中比較常用的高分子化合物，化學結構為兩個或多個的環(huán)氧基團，環(huán)氧基團在合適的外界條件下（溫度、濕度）會和酸酐、聚酰胺、脂肪胺等有機物發(fā)生化學反應生成三維網(wǎng)狀架構穩(wěn)定的固態(tài)物質。在實際的生產應用中應用最為廣泛的環(huán)氧樹脂為雙酚 A 縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂。一般條件下環(huán)氧樹脂的相對分子質量是不固定的，環(huán)氧樹脂的縮聚度越高，相對分子質量越大。在環(huán)氧樹脂中，化學結構通式中兩端的羥基和環(huán)氧基團有較大的化學活性和極性，也是具有較強膠粘性的主要原因。

環(huán)氧樹脂膠粘劑一般是由二種或多種物質經(jīng)過物理方法或化學方法進行復合而形成的一種混合物。為了達到實際生產生活應用的要求，環(huán)氧樹脂膠粘劑的成分變得越來越繁雜，從目前的國內外研究現(xiàn)狀來看，它主要由以下幾個部分組成：

(1) 基體?；w是環(huán)氧樹脂膠粘劑含量最高的成分，由于羥基和環(huán)氧基團有較大的分子間作用力和基團極性，是膠粘劑具備粘性和較好力學性能的基礎，所以環(huán)氧樹脂基體是膠粘劑中占比最多的組分。

(2) 固化劑。固化劑在環(huán)氧樹脂膠粘劑中有著舉足輕重的地位，固化劑與基體發(fā)生固化為三維網(wǎng)狀大分子的結構。環(huán)氧樹脂膠粘劑的固化劑種類很多，要根據(jù)實際的工況選擇合適的固化劑。而在彩色防滑路面使用的固化劑一般為有機胺類。環(huán)氧樹脂膠粘劑的固化機理如圖1所示。

圖1 環(huán)氧樹脂膠粘劑固化機理Fig. 2 Curing mechanism of epoxy resin adhesive

(3) 填料。填料也環(huán)氧樹脂膠粘劑中重要的組成部分，不同的填料可以使得環(huán)氧樹脂膠粘劑獲得不同的物理特性，比如導熱性、阻燃性等特殊性能。在達到實際工況的要求下，填料還會降低制備成本，降低膨脹系數(shù)以達到提高粘性。

(4) 增韌劑和增塑劑。沒有增韌劑和增塑劑加入的環(huán)氧樹脂膠粘劑沖擊韌性較差，在實際生產中沖擊韌性較差會導致脆斷，造成安全隱患，所以人們往往通過增韌劑和增塑劑來改善沖擊韌性使得它能滿足實際需求。但是一定要注意用量，過量的增韌劑和增塑劑會導致塑性過大而不能滿足強度要求。

(5) 溶劑。在實際生產時，溶劑的加入可以調節(jié)環(huán)氧樹脂膠粘劑的粘度來滿足實際的應用需求。

(6) 其他。為了滿足特定需求而添加進環(huán)氧樹脂膠粘劑的添加劑，例如可以改變顏色的顏料和可以改變氣味的香料。

圖2是環(huán)氧樹脂系膠結劑新型彩色防滑路面的結構示意圖，首先是在路基層上面鋪裝一層混凝土路面或者是瀝青路面，然后在已經(jīng)鋪裝好的路面上再鋪裝環(huán)氧樹脂膠結劑，彩色防滑路面的最上層是由不同尺寸和顏色的防滑骨料構成。采用環(huán)氧樹脂膠結劑鋪裝的路面只有5mm左右，不影響原有的路面設施，不影響后續(xù)市政給排水系統(tǒng)的建設，而且還容易翻新，應用范圍很廣。

圖2 環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面結構示意圖Fig. 2 Structure diagram of color anti skid pavement with epoxy resin binder

2 彩色防滑路面的優(yōu)點分析

分析總結環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面的優(yōu)點，可以幫助施工單位更清晰地了解彩色防滑路面，以便在以后的市政建設中選擇合適的區(qū)域進行彩色防滑路面的鋪裝來改善城市道路交通情況，減少交通擁堵和減小車禍概率，提高城市形象。環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面的優(yōu)點如下：

（1）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面可以減少城市道路交通事故的發(fā)生，具體可以從三個方面分析；①從圖2中的環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面結構示意圖可以看出，加入防滑骨料的鋪裝路面會形成不同程度的小溝壑，增加了車輛通過時輪胎與地面的摩擦力，相比于普通混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面，防滑系數(shù)增大。據(jù)相關文獻實驗表明，普通混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面在濕滑狀態(tài)下的防滑阻力為45（BPN值），而環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面濕滑狀態(tài)下的防滑阻力仍可以達到78（BPN值），相對于普通混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面的防滑阻力提高了將近70%。這是一個非?？捎^的數(shù)據(jù)，在雨雪天氣的時候可以有效地增加行車安全，降低因車輛輪胎打滑造成的交通事故。②環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面在加入了防滑骨料之后會形成一個5mm左右的凹凸不平的小溝壑，相當于小型的減速帶，在車輛通過路面的時候會引起車輛的微微震動以引起人們的注意來減少交通事故發(fā)生的概率。③相對于傳統(tǒng)混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面的黑白色，環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面的鮮艷顏色可以引起人們的注意，給人們帶來視覺上的沖擊，從而可以快速提高人們的駕駛注意力，從而達到減少交通事故發(fā)生的目的。根據(jù)相關文獻表明，國外某調研部門的研究結果，環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面在一般情況下可以降低50%的交通事故傷亡率，而在雨雪天氣造成的路面濕滑，可以降低70%的交通事故傷亡率。在我國相關的工作人員也做了相關的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。環(huán)氧樹脂膠結劑彩色防滑路面在降低交通事故傷亡率，交通預警方面也起到了重要的作用。例如在北京市的東三環(huán)某處十字路口，在未鋪裝彩色防滑路面之前，半年內發(fā)生交通事故11起，而在鋪裝了彩色防滑路面之后，半年時間只發(fā)生了交通事故5起，同比降低了51%的交通事故發(fā)生率。

（2）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面可以有效降低城市噪聲。彩色防滑路面因為加入防滑骨料造成的路面凹凸不平，可以產生聲音漫反射現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可以減少噪聲5分貝左右，降噪率可以到達30%。

（3）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面服役壽命長。在普通混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面上鋪裝環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面后，環(huán)氧基團固化交聯(lián)反應后形成穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀大分子結構可以將防滑骨料和原有路面融為一體，強度高，韌性強，界面結合力較強，可以有效延長高造價的混凝土鋪裝路面和瀝青鋪裝路面的服役壽命。

（4）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面可以有效美化環(huán)境，提高城市文明形象。彩色鋪裝路面可以根據(jù)不同的需求在環(huán)氧樹脂膠粘劑中加入不同的顏料。在道路建設中可以設計成不同的顏色組合，改變傳統(tǒng)道路單調的黑白色，有效提高城市文明形象。

（5）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面具有良好的功能性，如隔熱性，防水性?？梢宰钃踝贤饩€對瀝青路面的直射，隔開雨水與原鋪裝路面的直接接觸，增長路面腐蝕開裂的時間。

（6）環(huán)氧樹脂膠粘劑型彩色防滑路面施工簡單迅速，工程造價較低，一般可以在一夜之間完成施工和路面的固化，不影響白天城市交通的正常運轉。

3 彩色防滑路面目前存在問題

（1）環(huán)氧樹脂膠粘劑防滑骨料脫落。因為材料配比問題可能導致在鋪裝后防滑骨料的脫料。

（2）環(huán)氧樹脂膠粘劑固化時間問題。如果遇到24h后環(huán)氧樹脂膠粘劑仍未固化，影響施工進度，則應該調整環(huán)氧樹脂膠粘劑中固化劑的占比。

（3）環(huán)氧樹脂膠粘劑彩色防滑路面出現(xiàn)氣泡。由于環(huán)氧樹脂與固化劑發(fā)生反應屬于放熱反應，所以在施工中可能遇到在固化層出現(xiàn)氣泡的情況，出現(xiàn)這種情況一方面可以在環(huán)氧樹脂膠粘劑加入適當量的消泡劑，還可以在固化時攪拌環(huán)氧樹脂使得氣泡逸出，以達到消除氣泡的目的。

（4）防滑骨料層表面泛白。目前國內使用的環(huán)氧樹脂膠粘劑大多為油性的環(huán)氧樹脂，如果在施工過程中基層含水量過高，會導致防滑層泛白，所以在施工過程中必須保證路面干燥。

4 結語

隨著我國經(jīng)濟水平的提高和基礎建設的逐步完善，環(huán)氧樹脂膠粘劑彩色防滑路面因為其優(yōu)異的性能和環(huán)境友好型的屬性，必將擁有廣闊的應用前景。如果能進一步完善環(huán)氧樹脂膠粘劑的配比和降低工程造價，那么環(huán)氧樹脂膠粘劑彩色防滑路面在全國范圍大面積推廣的價值更大。