熱熔型道路標(biāo)線開(kāi)裂的分析

　　摘要：分析了涂料自身材料質(zhì)量、溫度影響、施工速度因素和施劃后受外力作用等而產(chǎn)生不同形狀、不同程度的開(kāi)裂原因，并提出減少標(biāo)線開(kāi)裂、提高標(biāo)線質(zhì)量的幾點(diǎn)觀點(diǎn)。

　　為了道路的美化和對(duì)車(chē)輛行駛的規(guī)范以及道路的更合理化利用，道路標(biāo)線已成為靜態(tài)的信息指令及法規(guī)性的語(yǔ)言。道路交通標(biāo)線是劃在路面上的各種線條、箭頭、文字、立面標(biāo)記，與突起路標(biāo)和輪廓標(biāo)等所構(gòu)成的交通安全設(shè)施，起到管制和引導(dǎo)交通的作用。

　　按涂料種類(lèi)分為常溫型、加熱型、熱熔型等3種。我市道路上通常使用熱熔反光型涂料，它的理論使用壽命2∼3年，施劃后有時(shí)不到使用壽命終止，標(biāo)線就出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，是由于施工環(huán)境、季節(jié)、路況、機(jī)械和操作人員的技術(shù)熟練程度差異,及其本身對(duì)施工環(huán)節(jié)要求的嚴(yán)格性在很大程度上所決定的，本文就這種開(kāi)裂原因進(jìn)行了分析。

　　l 熱熔涂料組成與開(kāi)裂原因分析

　　為了規(guī)范熱熔涂料的質(zhì)量，交通部頒布了一系列標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)熱熔涂料的技術(shù)指標(biāo)做了明確的規(guī)定。我國(guó)現(xiàn)行生產(chǎn)使用的熱熔涂料基本上能達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但這些技術(shù)指標(biāo)中耐候性檢驗(yàn)常常因種種原因被忽略未做，涂料質(zhì)量考核就欠全面。

　　1.l 熱熔涂料組成

　　熱熔涂料主要材料為合成樹(shù)脂占15%∼20% ，玻璃微珠占18%∼25% ，體質(zhì)顏料占40%∼60% ，著色顏料占3%∼10% ，添加劑占2% ∼5%。

　　1.2 開(kāi)裂原因分析

　　根據(jù)觀察，夏季施工的路段開(kāi)通后往往經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季的運(yùn)行，標(biāo)線表面就開(kāi)始出現(xiàn)不同形狀、不同程度的開(kāi)裂，有的形如蜘蛛網(wǎng)，極不規(guī)則;有的則呈現(xiàn)橫向或縱向直線開(kāi)裂;有的裂紋很細(xì)，如頭發(fā)絲，有的裂紋寬度達(dá)1mm或以上。標(biāo)線產(chǎn)生開(kāi)裂的原因很復(fù)雜，有涂料本身與施工的原因，有路面受外力作用或路面下沉開(kāi)裂等原因。

　　1.2.1 涂料自身因素

　　涂料系高分子混合物，無(wú)固定熔點(diǎn)，高聚物的力學(xué)性能與溫度有極大的關(guān)系。它隨溫度升高先軟化，繼續(xù)加溫熔融，達(dá)到一定溫度就不經(jīng)汽化而分解。熱熔涂料常用的是C5石油樹(shù)脂。C5石油樹(shù)脂是石油制備乙烯的副產(chǎn)品，含2O多種化合物，其中以異戊二烯等雙烯烴為主，分子量為1000∼1400，軟化點(diǎn)一般在9O℃∼llO℃間，常溫為淺黃色透明脆性固體顆粒，有良好的耐光老化性能?，F(xiàn)在國(guó)產(chǎn)熱熔涂料常使用國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂，也有的生產(chǎn)廠家在進(jìn)口樹(shù)脂中添加了不同比例的國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂，其主要原因是考慮成本、利潤(rùn)問(wèn)題，但是國(guó)產(chǎn)石油樹(shù)脂質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品，導(dǎo)致對(duì)涂料總體質(zhì)量造成不良影響。其次，增塑劑在涂料本身也起到一定的輔助作用。當(dāng)增塑劑量越大，它對(duì)高分子鏈間相互作用力的屏蔽作用也越大，使高分子鏈具有更大柔韌性，從而減輕裂紋的產(chǎn)生;高分子剛性降低，柔韌性增加，故而其抗壓強(qiáng)度降低。對(duì)標(biāo)線而言，很難兼顧抗裂、抗污性及抗壓，其中抗污性是一個(gè)至今沒(méi)有解決的問(wèn)題，關(guān)鍵在于石油樹(shù)脂本身的特性所決定的，在北方的高速公路及城市道路，熱熔涂料一般在夏天非雨季均易粘污。

　　1.2.2 施工溫度及地表溫度的影響

　　1)涂料在施工時(shí)，熔融好的涂料在倒入熱熔劃線車(chē)和施劃過(guò)程中是一個(gè)降溫過(guò)程，即使在反應(yīng)釜內(nèi)的溫度達(dá)到施工要求，但是在劃線車(chē)內(nèi)的溫度很難掌握，也就更難控制施劃在路面上的溫度。實(shí)際施工過(guò)程中，真正施劃在路面上的溫度要比在反應(yīng)釜內(nèi)的溫度低20℃左右，也就是說(shuō)很難保證合理地施工溫度。

　　2)地表溫度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致高溫度的涂料在短時(shí)間內(nèi)急速冷卻，直接影響涂料本身與瀝青路面之間融合的程度。熱熔涂料與瀝青路面材料中主要材料瀝青均為高分子聚合物，其形態(tài)與溫度關(guān)系極大，受熱膨脹，遇冷收縮，但熱熔涂料與瀝青兩者膨脹、收縮率不一致。熱熔涂料中石油樹(shù)脂分子鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)，降溫過(guò)程中，伸展的高分子鏈有縮成線團(tuán)的趨勢(shì)，使高分子鏈來(lái)不及收縮成團(tuán)，而涂料已固化，失去流動(dòng)性，于是這個(gè)收縮趨勢(shì)便保留在標(biāo)線中，產(chǎn)生了收縮應(yīng)力，地表溫度越低，收縮趨勢(shì)越強(qiáng)烈，收縮程度越大，應(yīng)力也越大，當(dāng)收縮應(yīng)力大于涂料抗拉強(qiáng)度時(shí)，此時(shí)標(biāo)線強(qiáng)度不足以抵抗內(nèi)在收縮應(yīng)力，標(biāo)線便被拉裂，從而產(chǎn)生裂紋。

　　1.2.3 施工速度的影響

　　在實(shí)際施工過(guò)程中，施劃厚度按照規(guī)定要求，一般控制在1.0mm∼2.0mm，但施劃速度很難保持勻速狀態(tài)，忽快忽慢直接導(dǎo)致熔融狀態(tài)的涂料與瀝青路面之間的融合程度存在一定的差異，致使標(biāo)線在路面上局部間的受力不均勻，從而車(chē)輛在行駛碾壓過(guò)程中產(chǎn)生裂紋。

　　1.2.4 路面受外力作用產(chǎn)生裂紋

　　車(chē)輛在正常行駛狀態(tài)下，作用在路面上的水平荷載較小，車(chē)輛制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水平荷載應(yīng)力集中，其水平力為：T=fq 式中：T為制動(dòng)時(shí)作用在路面上的水平荷載;f為滑動(dòng)摩擦系數(shù);q為胎壓，MPa。這種應(yīng)力集中的水平荷載與路面厚度、滑動(dòng)摩擦系數(shù)和胎壓相關(guān)，形成如圖1的相關(guān)曲線。

　　裂縫長(zhǎng)度為3cm，瀝青層厚度為10 cm時(shí)，不同胎壓和滑動(dòng)摩擦系數(shù)與應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系見(jiàn)表1。

　　表l 不同胎壓和滑動(dòng)摩擦系數(shù)與應(yīng)力強(qiáng)度因子的關(guān)系

　　從圖l可得出：

　　1)瀝青層厚度與胎壓相同條件下應(yīng)力強(qiáng)度因子( k1)隨滑動(dòng)摩擦系數(shù)(f)值增大，作用在路面上的水平荷載也增大，如圖1曲線2、8和1、7。

　　2)瀝青層厚度與滑動(dòng)摩擦系數(shù)相同條件下，胎壓(q)增加，應(yīng)力強(qiáng)度因子(k1 )增加不明顯，如圖1曲線l、2和7、8。

　　從上述關(guān)系式可以看出，滑動(dòng)摩擦系數(shù)( f)大，重載車(chē)輛多，寒冷地區(qū)的路段開(kāi)裂的現(xiàn)象就比滑動(dòng)摩擦系數(shù)(f) 小，重載車(chē)輛少，氣溫較高的路段多，開(kāi)裂程度重。此外，路面因地基下沉產(chǎn)生應(yīng)力分布變化，也會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。而標(biāo)線本身相對(duì)路面而言較硬，開(kāi)裂現(xiàn)象也是無(wú)法避免的。

　　2 減小標(biāo)線開(kāi)裂，提高標(biāo)線質(zhì)量的幾點(diǎn)觀點(diǎn)

　　2.1 選擇合理、適量的C5石油樹(shù)脂

　　據(jù)有的廠家介紹使用改性松香樹(shù)脂，標(biāo)線開(kāi)裂問(wèn)題可得到明顯改善，但此種樹(shù)脂涂料易變黃，有刺鼻異味，但改用油性樹(shù)脂生產(chǎn)的涂料不粘胎時(shí)間又超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。建議單獨(dú)使用進(jìn)口C5石油樹(shù)脂，如日本產(chǎn)的瑞翁C200H型或丸善R-100G，韓國(guó)產(chǎn)的科隆R-100和上海產(chǎn)的金森288S，都能最大程度上的避免標(biāo)線開(kāi)裂的可能性。

　　2.2 選擇合理的填料級(jí)配

　　填料的級(jí)配不合理，致使過(guò)大的顆粒居多或者過(guò)小的顆粒居多都會(huì)造成標(biāo)線開(kāi)裂，因此選擇合理的填料比例，既可使涂料本身的流動(dòng)性和防沉降性大大提高，又可使涂料本身的性能大大提高。

　　2.3 施工單位要嚴(yán)格控制操作工藝

　　1)應(yīng)在劃線車(chē)的熔融斗上安裝熱電耦溫度計(jì)，定期檢修校對(duì)反應(yīng)釜和熔融斗上的熱電耦溫度計(jì)，以便控制好涂料溫度，絕不能憑經(jīng)驗(yàn)判斷反應(yīng)釜和熔融斗內(nèi)的溫度。根據(jù)溫度計(jì)調(diào)節(jié)加熱量，溫度應(yīng)保持在180∼220℃范圍內(nèi)。 http://bzdjj.cn

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