環(huán)氧樹脂混凝土薄層表面處理工藝研究

陳乘鑫

（福建顧林建筑研究院有限公司）

0 引言

鋼橋面鋪裝是一種鋪設(shè)于鋼橋面板的用于保護鋼橋面板的附屬結(jié)構(gòu)，但在長期荷載作用下，鋪裝層容易產(chǎn)生病害，如坑槽、裂縫、鼓包及抗滑性能不足等，對于鋪裝層病害，常用的解決方法為銑刨后重新鋪設(shè)、采用修補材料局部維修及薄層加鋪技術(shù)。其中薄層加鋪技術(shù)相比于銑刨后重新攤鋪具有節(jié)省施工時間的優(yōu)點，對比局部維修具有表面整潔美觀的優(yōu)點，但對于薄層加鋪技術(shù)，不僅需要對原鋪裝結(jié)構(gòu)進行修復(fù)，還應(yīng)具有足夠的抗滑性能，保證車輛的安全通行。

目前常用的混凝土表面處理方法主要有以下幾種方法：

⑴刻槽工藝。

刻槽工藝是在水泥混凝土路面施工時常用的一種表面處理方法，其控制要素有槽走向、槽寬、槽神、槽間距。其中，常用的槽走向為橫向和縱向，斜向刻槽較為少見?？v向刻槽方向與行車方向平行，用于易側(cè)滑路段可以產(chǎn)生橫向摩阻力作為向心力；橫向刻槽是使用最為廣泛的刻槽方向，其方向與行車方向垂直，為路面提供更大的摩擦系數(shù)。研究表明，刻槽的槽型和槽深對抗滑性能無顯著影響，槽型對耐用性有一定影響，對于重載高速公路可使用矩形槽。

⑵露石法。

露石水泥混凝土在國內(nèi)的使用較少，其原理是通過在澆筑后噴灑緩凝劑使得道路表面的砂漿的凝結(jié)時間晚于混凝土，在混凝土達到一定強度后沖洗表撒布碎石漿，粗集料出露，增加路面的抗滑系數(shù)。這種方法對混合料中的粗集料、細集料以及水泥都有一定要求，路面平整度難以控制，適用范圍較小。

⑶金剛石研磨路面。

金剛石研磨法是采用金剛石刀片切割水泥混凝土路面，研磨4～6mm 形成縱向紋理構(gòu)造，其刀片為密間距排布，在研磨過程中需要不斷用水冷卻刀片，延長其使用壽命。研磨后的路面成“燈芯狀”，微觀紋理和宏觀紋理都較為豐富。

⑷撒布碎石工藝。

撒布碎石工藝是在混合料澆筑、整平后于表面撒布堅硬、耐磨的玄武巖碎石或陶瓷顆粒，形成均勻分布，具有抗滑性能良好、平整度易控制、壽命長、磨損后易更換等優(yōu)點，但撒布的均勻性需要嚴格控制。

⑸掃毛法。

掃毛法是在抹面結(jié)束后用掃帚拉掃，均勻掃出路表面紋理，具有操作簡單、成本低的優(yōu)點，但這種紋理壽命極為短暫，抗滑性能較差。

⑹滾槽工藝。

滾槽工藝是使用滾槽器對混凝土表面進行滾壓，生成的溝槽較掃毛法更深但仍然存在壽命短暫、抗滑性能差的缺陷。

環(huán)氧樹脂混凝土具有施工便利，性能優(yōu)異的特點，可作為鋼橋面鋪裝薄層加鋪材料，但目前相關(guān)研究較少，尤其是對其表面處理工藝的研究較少。部分應(yīng)用于普通混凝土的表面處理方式對于環(huán)氧樹脂混凝土并不適用，本研究選取了經(jīng)工程驗證后的兩種常用的表面處理方法，對比不同處理工藝的抗滑性能。

1 研究方法

根據(jù)環(huán)氧樹脂混凝土材料的特性，擬采用兩種方法提升其抗滑性能。

⑴在涂布環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑后在表面撒布碎石，形成粗糙表面。

⑵對環(huán)氧樹脂混凝土進行刻槽處理，以此提高路用效果。

2 試驗內(nèi)容

2.1試驗概況

路面常用的抗滑性能測試方法有手工鋪砂法、電動鋪砂儀、車載式激光構(gòu)造深度儀、擺式儀、數(shù)字擺式儀、單（雙）輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)等。為了兼顧測試便利性與準確性，使用擺式摩擦系數(shù)測定儀作為試驗儀器進行抗滑性能測試，測試指標(biāo)為摩擦系數(shù)。試驗儀器的操作方法、測點選取、數(shù)據(jù)處理等內(nèi)容參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019）。

2.2試驗路段

⑴撒布碎石法處理路段：

將碎石鋪撒在涂布后的環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑表面。

⑵刻槽法處理路段：

在混凝土養(yǎng)護完成后以30mm 為間距、6mm 為槽寬、3mm為深度進行橫向刻槽處理。

⑶對照路段：

將不進行任何表面處理的環(huán)氧樹脂混凝土路面作為對照路段，該路段已進行過多次BPN 值測試，基于大量試驗驗證其BPN 值范圍主要在65～70 之間。為了在不影響試驗結(jié)果的情況下簡化試驗步驟，故對照路段不需要在此次試驗中再次進行測試，以68作為其BPN值進行比較。

2.3試驗儀器與設(shè)備

試驗主要使用以下試驗儀器及設(shè)備：

⑴擺式摩擦系數(shù)測定儀；

⑵噴水壺；

⑶路面溫度計；

⑷毛刷及掃帚。

2.4試驗過程

首先使用毛刷及掃帚清潔路面，在試驗路段根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019）共選擇20 個測試位置，其中撒布碎石法處理路段測試位置和刻槽法處理路段測試位置各10個，每個測試位置選擇3個測點，在校正擺式摩擦系數(shù)測定儀后對路面灑水開始測試，記錄擺式摩擦系數(shù)測定儀讀數(shù)及路面溫度。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1試驗結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

使用擺式摩擦系數(shù)測定儀對檢測路段進行BPN 值測定，撒布碎石工藝路段測試結(jié)果如表1 所示，刻槽工藝路段測試結(jié)果如表2所示。

表1 刻槽工藝試驗結(jié)果

表2 撒布碎石工藝試驗結(jié)果

表中數(shù)據(jù)測試時路面溫度為10℃，根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019），應(yīng)對數(shù)據(jù)進行溫度修正（修正后數(shù)據(jù)已加入表中），修正公式為：

式中：

BPN20——換算成標(biāo)準溫度20℃時的擺值；

BPNT——路面溫度T時測得的擺值；

ΔBPN--溫度修正值按表T 0964-2采用。

對各測試區(qū)域三個測點的BPN20 取平均值并取整，得到各測試區(qū)域擺值BPN20如表3所示。

計算兩路段的統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)，其結(jié)果如表4。

3.2結(jié)果分析

各路段測試區(qū)域各10 個，根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450-2019），在進行數(shù)據(jù)篩選時，舍棄在Xˉ± kS 范圍以外的實測值。如表3、表4 所示，各測試區(qū)域均為正常數(shù)據(jù)，無舍棄數(shù)據(jù)。說明這兩種工藝應(yīng)用于環(huán)氧樹脂混凝土薄層時均有穩(wěn)定的抗滑性能表現(xiàn)。

表3 測試區(qū)域擺值BPN20

表4 各路段統(tǒng)計學(xué)指標(biāo)

由于該試驗屬于單邊置信水平的試驗，各路段代表值計算公式以taN為t分布系數(shù)，公式如下。

在保證率為95%的情況下，撒布碎石路段BPN 代表值為83.61，刻槽路段BPN 代表值為74.20；在保證率為90%的情況下，撒布碎石路段BPN 代表值為83.78，刻槽路段BPN 代表值為73.77。對BPN 值進行取整，保證率為90%和95%的情況下，撒布碎石路段BPN代表值為84，相比于對照路段提升23.5%；刻槽路段BPN代表值為74，相比于對照路段提升8.8%；撒布碎石路段BPN顯著大于刻槽路段。

由于各路段均為BPN，無量綱差異且無數(shù)量級差異，故使用標(biāo)準差作為離散程度指標(biāo)，由表4 知，撒布碎石路段離散程度較刻槽路段大，其原因是撒布碎石存在因撒布不均勻以及撒布碎石本身結(jié)構(gòu)的差異，都可能導(dǎo)致抗滑性能存在一定差異，而刻槽路面中這種差異不明顯。在對比各方向的抗滑系數(shù)變化時，由于刻槽路段中在偏離垂直方向后抗滑性能下降明顯，故對于橫向抗滑性能只進行定性對比分析?？v向抗滑性能從BPN 數(shù)據(jù)上看，撒布碎石工藝顯著優(yōu)于刻槽工藝，離散程度方面刻槽工藝略優(yōu)于撒布碎石工藝；橫向抗滑性能方面，撒布碎石抗滑性能不因方向而改變，顯著優(yōu)于刻槽工藝。

4 結(jié)論

⑴采用撒布碎石工藝進行表面處理的路面，其抗滑性能顯著高于刻槽工藝，并且撒布碎石工藝處理后的路面在各個方向上的抗滑性能均有著良好的表現(xiàn)，而刻槽路面其抗滑性能受槽方向影響各不相同，適用性較撒布碎石工藝差。在行車過程中，撒布碎石增加了橫向摩擦力，有助于減少和降低事故發(fā)生概率，提高了行車安全性。

⑵撒布碎石工藝的施工難度較刻槽工藝小，且易于維修和替換，撒布碎石在磨損后可再次撒布，刻槽工藝破損后修復(fù)難度大，屬于不可逆的表面處理工藝。

綜上所述，對于環(huán)氧樹脂混凝土薄層宜采用撒布碎石工藝提升其抗滑性能。