寒區(qū)水泥混凝土路面標(biāo)線耐久性不足的原因分析

1、寒區(qū)水泥混凝土路面熱熔型標(biāo)線耐久性不足的原因分析楊洪生（黑龍江省交通科學(xué)研究所，黑龍江 哈爾濱 150080）【摘要】：寒區(qū)水泥混凝土路面標(biāo)線涂料普遍存在耐久性不足現(xiàn)象，其中主要體現(xiàn)在與底面沒有較好的粘結(jié)（脫落）。而耐老化及耐鹽性不足的特性體現(xiàn)較少，裂縫、變色及污染問題也是耐久性的一種，但這些問題遠不如脫落問題來的嚴重。由于我省高等級公路路面標(biāo)線幾乎全部采用熱熔型標(biāo)線涂料，所以我們單純從此種涂料的特性上進行耐久性分析。【關(guān)鍵詞】：水泥混凝土；路面；標(biāo)線；耐久性近年來我省公路建設(shè)快速發(fā)展，各等級公路建設(shè)里程迅速增加，其中二級及二級以下的路面主要采用水泥混凝土路面形式。通過實際竣工驗收及養(yǎng)護管理發(fā)

2、現(xiàn)，我省的水泥混凝土路面上熱熔標(biāo)線一般在一至三年內(nèi)大量脫落，普遍沒有達到設(shè)計壽命，基本上二年內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)必須重新進行施劃，給本就緊張的養(yǎng)護經(jīng)費造成壓力。在寒區(qū)水泥混凝土路面熱熔標(biāo)線耐久性不足是一個普遍現(xiàn)象。所以，有必要分析標(biāo)線涂料施劃過程中存在的問題，以解決這一難題。關(guān)于標(biāo)線的耐久性，在德國“道路標(biāo)線補充技術(shù)規(guī)程和規(guī)范（ZTV-M84）”中規(guī)定:“標(biāo)線必須與底面有較好的粘結(jié)性、耐老化性和耐鹽性及對預(yù)計的交通負荷有足夠的耐磨性”。熱熔型道路標(biāo)線涂料是以天然樹脂或石油樹脂合成材料為成膜物質(zhì)，輔以填料、助劑、反光材料以及顏料組成。固體成分高達100%，其常溫下為粉塊狀物質(zhì)，加熱熔化為流動狀態(tài)的液體，涂覆

3、后冷卻為粘接在路面上的固體膜層。它具有干燥時間短，對路面附著力好，耐候性、耐久性好、對環(huán)境無污染等特點。下面幾個因素對熱熔型標(biāo)線與底面的粘結(jié)性有決定性的影響(這里，底面指的是混凝土):a界面結(jié)合劑（底涂劑）的類型及特性;b標(biāo)線涂料的成膜物質(zhì)及特性;c混凝土表面的預(yù)處理;d施工工藝e其他：混凝土表面的潮濕程度；混凝土面層是否有養(yǎng)護劑；超重碾壓等。上述幾種對水泥混凝土路面標(biāo)線與底面粘結(jié)有重要影響的因素是按影響力進行排序的，其中最重要的影響因素就是界面結(jié)合劑。 無界面結(jié)合劑時涂層與底面粘結(jié)力顯著降低熱熔標(biāo)線涂料的成膜物質(zhì)主要是C5石油樹脂，它是脂族類(C5 alphatic)的一種，平均分子量100

4、02500，屬大分子，在70140熔融后呈流動性液態(tài)。而水泥混凝土路面是一種堿性無機鹽與骨料共同形成的密實性非均勻混合物，其表面砂漿層水化物微孔直徑一般在50nm10m之間（不含氣泡類微孔）。由于熱熔標(biāo)線涂料中包含最細為400目（44m）的重質(zhì)硫酸鈣作為填料，這些填料包裹在樹脂周圍，很難滲入表層砂漿中的微孔，導(dǎo)致涂料與底面的粘結(jié)性不足。進而導(dǎo)致標(biāo)線層的脫落。所以在沒有界面結(jié)合劑的情況下，標(biāo)線涂料融化后直接涂覆于混凝土表面，顯著降低了二者之間的粘結(jié)力。在工程上，主要表現(xiàn)在界面結(jié)合劑技術(shù)指標(biāo)不合格或涂刷量不足。圖2 未刷界面結(jié)合劑，通車二個月后標(biāo)線部分脫落1.1.2 標(biāo)線涂料本身技術(shù)指標(biāo)不適合于水

5、泥混凝土路面材料在溫度上升1時的單位長度或單位體積的變化，分別稱之為線脹系數(shù)或體脹系數(shù)，統(tǒng)稱熱脹系數(shù)；相對應(yīng)的，在溫度下降時，稱之為溫縮系數(shù)。水泥混凝土路面溫縮系數(shù)： 545×10-6。瀝青混凝土路面溫縮系數(shù)：2040×10-6【14】。標(biāo)線的脫落，也與標(biāo)線與基底的溫縮系數(shù)差異太大有關(guān)。由于相對于路面來說，標(biāo)線寬度較窄（1020cm），厚度較?。崛坌?.22.2mm），在長度方向可以看作是一條線，對于溫度的響應(yīng)力非常弱，也即受溫度變化而產(chǎn)生的在長度方向上的變形較小。水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面均有較大的溫縮系數(shù)，在溫度變化時，在長度方向上會產(chǎn)生比標(biāo)線大得多的變形，如果標(biāo)

6、線涂料不能與基底產(chǎn)生協(xié)調(diào)變形，或無法抵抗二者結(jié)合面產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，即會出現(xiàn)二層剝離，表現(xiàn)為標(biāo)線脫落。由于寒區(qū)日氣溫變化較大，水泥混凝土路面隨氣溫變化產(chǎn)生的累積變形或疲勞變形也較大，所以對標(biāo)線材料的柔韌性要求非常高。普通標(biāo)線涂料重視強度及抗磨性，柔韌性不足，無法與基底同步變形，這也是標(biāo)線脫落的一個原因。 混凝土表面沒有處理到位瀝青混凝土是的膠結(jié)料瀝青與標(biāo)線涂料中常用的樹脂均為有機物，常用的C5石油樹脂也是石油產(chǎn)品的一種，所以與瀝青的相容性較好，新建路面即使沒有使用界面結(jié)合劑也能牢固粘結(jié)。但水泥混凝土路面表層主要是由砂漿及水泥漿（石）形成的無機固化物，特別是新建路面表層還存在堿性活性水化物，這層水

7、化物以浮漿的形式存在，而且隨著養(yǎng)護期的延長不斷形成，一般在養(yǎng)護21d后不再發(fā)展，這層浮漿嚴重影響標(biāo)線的粘結(jié)，所以在施劃前一定要仔細進行表層處理。一般標(biāo)線作業(yè)區(qū)的處理采用人工鋼刷或機械滾刷二種形式，機械式效率高。清掃的效果以風(fēng)力滅火器吹凈后表層無浮漿為準(zhǔn)，一般使用清掃機后可將水泥混凝土路面表層清除0.10.3mm。圖3 標(biāo)線作業(yè)區(qū)機械式清掃如果沒有將混凝土表面處理好，表面存在的浮灰（漿）一方面影響界面結(jié)合劑的下滲，另一方面與界面結(jié)合劑混合為泥漿，在標(biāo)線層與基底間形成薄弱層，嚴重影響標(biāo)線涂料的粘結(jié)力。 其他方面影響熱熔型標(biāo)線與底面的粘結(jié)性的因素還包括：施劃前路面是否使用過養(yǎng)護劑、基底的潮濕程度、完

8、工后車輛的碾壓等?；兹绻嬖谟坞x水份，會防礙界面結(jié)合劑的下滲及揮發(fā)，延緩界面結(jié)合劑的成膜，如未完全干燥前進行標(biāo)線施劃，還會導(dǎo)致氣泡的產(chǎn)生，在涂料成膜前即與基底未粘結(jié)成一體。在我省，養(yǎng)護劑的使用并不多，但如果使用后，對標(biāo)線的施劃影響非常大。養(yǎng)護劑與界面結(jié)合劑的效果類似，都是在混凝土表面形成一層薄膜。一般養(yǎng)護劑最大下滲厚度為0.5mm，這為標(biāo)線作業(yè)區(qū)的表面處理帶來難度。由于養(yǎng)護劑與界面結(jié)合劑的成膜物質(zhì)不同，二者不能良好結(jié)合，所以，標(biāo)線施劃前一定要將帶有養(yǎng)護劑的作業(yè)區(qū)清掃干凈，露出堅實的基底。標(biāo)線施劃后也承載車輛碾壓的功能。由于普通標(biāo)線注重強度及抗磨性，在強度方面均有較好的表現(xiàn)，但作為一個薄層材料

9、，在堅硬的基底上面承受大噸位車輛碾壓時，會在標(biāo)線底層形成受力集中區(qū)，直接將標(biāo)線層壓裂，這也是水泥路面標(biāo)線常見網(wǎng)裂的原因。由于裂縫的存在，雨（雪）水會沿裂縫滲入結(jié)合面，在凍融循環(huán)的破壞下導(dǎo)致涂層的脫落。參考文獻1. Togo Tatsuo, Hirota. Hot-melt Road-marking Paint. .JP:07179787,1995；2. Toyama Nichi, Ogoshi Noboru, et al. Resin Composition for Hot Welding Type Road Marking Paint. JP:58183760,1983；3. 唐永義,張仁瑜

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