寒区水泥混凝土路面标线耐久性不足的原因分析

1、寒区水泥混凝土路面热熔型标线耐久性不足的原因分析杨洪生（黑龙江省交通科学研究所，黑龙江 哈尔滨 150080）【摘要】：寒区水泥混凝土路面标线涂料普遍存在耐久性不足现象，其中主要体现在与底面没有较好的粘结（脱落）。而耐老化及耐盐性不足的特性体现较少，裂缝、变色及污染问题也是耐久性的一种，但这些问题远不如脱落问题来的严重。由于我省高等级公路路面标线几乎全部采用热熔型标线涂料，所以我们单纯从此种涂料的特性上进行耐久性分析。【关键词】：水泥混凝土；路面；标线；耐久性近年来我省公路建设快速发展，各等级公路建设里程迅速增加，其中二级及二级以下的路面主要采用水泥混凝土路面形式。通过实际竣工验收及养护管理发

2、现，我省的水泥混凝土路面上热熔标线一般在一至三年内大量脱落，普遍没有达到设计寿命，基本上二年内按标准必须重新进行施划，给本就紧张的养护经费造成压力。在寒区水泥混凝土路面热熔标线耐久性不足是一个普遍现象。所以，有必要分析标线涂料施划过程中存在的问题，以解决这一难题。关于标线的耐久性，在德国“道路标线补充技术规程和规范（ZTV-M84）”中规定:“标线必须与底面有较好的粘结性、耐老化性和耐盐性及对预计的交通负荷有足够的耐磨性”。热熔型道路标线涂料是以天然树脂或石油树脂合成材料为成膜物质，辅以填料、助剂、反光材料以及颜料组成。固体成分高达100%，其常温下为粉块状物质，加热熔化为流动状态的液体，涂覆

3、后冷却为粘接在路面上的固体膜层。它具有干燥时间短，对路面附着力好，耐候性、耐久性好、对环境无污染等特点。下面几个因素对热熔型标线与底面的粘结性有决定性的影响(这里，底面指的是混凝土):a界面结合剂（底涂剂）的类型及特性;b标线涂料的成膜物质及特性;c混凝土表面的预处理;d施工工艺e其他：混凝土表面的潮湿程度；混凝土面层是否有养护剂；超重碾压等。上述几种对水泥混凝土路面标线与底面粘结有重要影响的因素是按影响力进行排序的，其中最重要的影响因素就是界面结合剂。 无界面结合剂时涂层与底面粘结力显著降低热熔标线涂料的成膜物质主要是C5石油树脂，它是脂族类(C5 alphatic)的一种，平均分子量100

4、02500，属大分子，在70140熔融后呈流动性液态。而水泥混凝土路面是一种碱性无机盐与骨料共同形成的密实性非均匀混合物，其表面砂浆层水化物微孔直径一般在50nm10m之间（不含气泡类微孔）。由于热熔标线涂料中包含最细为400目（44m）的重质硫酸钙作为填料，这些填料包裹在树脂周围，很难渗入表层砂浆中的微孔，导致涂料与底面的粘结性不足。进而导致标线层的脱落。所以在没有界面结合剂的情况下，标线涂料融化后直接涂覆于混凝土表面，显著降低了二者之间的粘结力。在工程上，主要表现在界面结合剂技术指标不合格或涂刷量不足。图2 未刷界面结合剂，通车二个月后标线部分脱落1.1.2 标线涂料本身技术指标不适合于水

5、泥混凝土路面材料在温度上升1时的单位长度或单位体积的变化，分别称之为线胀系数或体胀系数，统称热胀系数；相对应的，在温度下降时，称之为温缩系数。水泥混凝土路面温缩系数： 545×10-6。沥青混凝土路面温缩系数：2040×10-6【14】。标线的脱落，也与标线与基底的温缩系数差异太大有关。由于相对于路面来说，标线宽度较窄（1020cm），厚度较薄（热熔型1.22.2mm），在长度方向可以看作是一条线，对于温度的响应力非常弱，也即受温度变化而产生的在长度方向上的变形较小。水泥混凝土路面与沥青混凝土路面均有较大的温缩系数，在温度变化时，在长度方向上会产生比标线大得多的变形，如果标

6、线涂料不能与基底产生协调变形，或无法抵抗二者结合面产生的剪切应力，即会出现二层剥离，表现为标线脱落。由于寒区日气温变化较大，水泥混凝土路面随气温变化产生的累积变形或疲劳变形也较大，所以对标线材料的柔韧性要求非常高。普通标线涂料重视强度及抗磨性，柔韧性不足，无法与基底同步变形，这也是标线脱落的一个原因。 混凝土表面没有处理到位沥青混凝土是的胶结料沥青与标线涂料中常用的树脂均为有机物，常用的C5石油树脂也是石油产品的一种，所以与沥青的相容性较好，新建路面即使没有使用界面结合剂也能牢固粘结。但水泥混凝土路面表层主要是由砂浆及水泥浆（石）形成的无机固化物，特别是新建路面表层还存在碱性活性水化物，这层水

7、化物以浮浆的形式存在，而且随着养护期的延长不断形成，一般在养护21d后不再发展，这层浮浆严重影响标线的粘结，所以在施划前一定要仔细进行表层处理。一般标线作业区的处理采用人工钢刷或机械滚刷二种形式，机械式效率高。清扫的效果以风力灭火器吹净后表层无浮浆为准，一般使用清扫机后可将水泥混凝土路面表层清除0.10.3mm。图3 标线作业区机械式清扫如果没有将混凝土表面处理好，表面存在的浮灰（浆）一方面影响界面结合剂的下渗，另一方面与界面结合剂混合为泥浆，在标线层与基底间形成薄弱层，严重影响标线涂料的粘结力。 其他方面影响热熔型标线与底面的粘结性的因素还包括：施划前路面是否使用过养护剂、基底的潮湿程度、完

8、工后车辆的碾压等。基底如果存在游离水份，会防碍界面结合剂的下渗及挥发，延缓界面结合剂的成膜，如未完全干燥前进行标线施划，还会导致气泡的产生，在涂料成膜前即与基底未粘结成一体。在我省，养护剂的使用并不多，但如果使用后，对标线的施划影响非常大。养护剂与界面结合剂的效果类似，都是在混凝土表面形成一层薄膜。一般养护剂最大下渗厚度为0.5mm，这为标线作业区的表面处理带来难度。由于养护剂与界面结合剂的成膜物质不同，二者不能良好结合，所以，标线施划前一定要将带有养护剂的作业区清扫干净，露出坚实的基底。标线施划后也承载车辆碾压的功能。由于普通标线注重强度及抗磨性，在强度方面均有较好的表现，但作为一个薄层材料

9、，在坚硬的基底上面承受大吨位车辆碾压时，会在标线底层形成受力集中区，直接将标线层压裂，这也是水泥路面标线常见网裂的原因。由于裂缝的存在，雨（雪）水会沿裂缝渗入结合面，在冻融循环的破坏下导致涂层的脱落。参考文献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. 唐永义,张仁瑜

10、. 水泥混凝土路面标线. 中外公路. 1991(4):P5256；4. 赵娇娇,王久芬,张军科等. 道路标线涂料的研究进展. 上海涂料. 2006(9):P1215；5. 郑家军,薛晓东. 双组分道路标线材料及其应用. 山西交通科技.2005(4):P6869,78；6. 郑家军,杜玲玲. 新型特殊功能道路标线涂料的发展应用. 中国涂料.2003(3):P4547；7. 刘俊权,杜海,张帅. 增塑剂对标线涂料软化点和抗压性能的影响. 山西建筑.2010(10):P160162；8. 葛喨,孙凌,张宪康. 新一代喷涂聚脲路面标线涂料. 涂料工业. 2006(3):P3638；9. 商亚鹏. 半刚性基层沥青路面温缩性能试验及温度应力分析. 硕士论文. 长安大学. 2008；10. 马忠仁. 热熔型道路标线涂