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(yuǎn)不如脫落問題來的嚴(yán)重。由于我省高等級(jí)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(jìn)行耐久性分析?！娟P(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(jí)公路建設(shè)里程迅速增加，其中二級(jí)及二級(jí)以下的路面主要采用水泥混凝土路面形式。通過實(shí)際竣工驗(yàn)收及養(yǎng)護(hù)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(dá)到設(shè)計(jì)壽命，基本上二年內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)必須重新進(jìn)行施劃，給本就緊張的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)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(gè)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(bǔ)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(duì)預(yù)計(jì)的交通負(fù)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(dá)100%，其常溫下為粉塊狀物質(zhì)，加熱熔化為流動(dòng)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(shí)間短，對(duì)路面附著力好，耐候性、耐久性好、對(duì)環(huán)境無污染等特點(diǎn)。下面幾個(gè)因素對(duì)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(hù)劑；超重碾壓等。上述幾種對(duì)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(jìn)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(shí)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(dòng)性液態(tài)。而水泥混凝土路面是一種堿性無機(jī)鹽與骨料共同形成的密實(shí)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(xì)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(jìn)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(gè)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(shí)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(duì)應(yīng)的，在溫度下降時(shí)，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(duì)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(duì)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(shí)，在長度方向上會(huì)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(huì)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(duì)標(biāo)線材料的柔韌性要求非常高。普通標(biāo)線涂料重視強(qiáng)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(gè)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(jī)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(jī)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(hù)期的延長不斷形成，一般在養(yǎng)護(hù)21d后不再發(fā)展，這層浮漿嚴(yán)重影響標(biāo)線的粘結(jié)，所以在施劃前一定要仔細(xì)進(jìn)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(jī)械滾刷二種形式，機(jī)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(jī)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(jī)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(yán)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(hù)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(huì)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(jìn)行標(biāo)線施劃，還會(huì)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(hù)劑的使用并不多，但如果使用后，對(duì)標(biāo)線的施劃影響非常大。養(yǎng)護(hù)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(hù)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(hù)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(hù)劑的作業(yè)區(qū)清掃干凈，露出堅(jiān)實(shí)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(qiáng)度及抗磨性，在強(qiáng)度方面均有較好的表現(xiàn)，但作為一個(gè)薄層材料

9、，在堅(jiān)硬的基底上面承受大噸位車輛碾壓時(shí)，會(huì)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(huì)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(xiàn)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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