摘要:水泥混凝土路面抗滑性能是影响行车安全性的重要因素。依托高速公路特长隧道实体工程，研究基于提高抗滑性能的水泥混凝土路面纹理化施工技术。研究结果表明:水泥混凝土路面纹理化采用全机械化施工技术，可使水泥混凝土路面表面形成致密的波浪形纹理，以提高水泥混凝土路面抗滑性能，同时减轻行车噪声且不影响原路面平整度中国沥青网sinoasphalt.com。全机械化施工的水泥混凝土路面表面完全满足其抗滑性能要求，具有施工工效高，工期短，污染低的特点，可应用于新、旧水泥混凝土路面。

关键词:纹理化;水泥混凝土路面;抗滑性能;行车噪声;降低成本;提高工效

水泥混凝土路面抗滑性能衰减是公路建设各参与方关注的焦点。随着行车作用次数和时间累加，路面抗滑性能会逐渐衰减，给安全行车带来不利影响。尤其在隧道内，由于水泥混凝土路面抗滑性能的衰减会使车辆刹车距离增长，加之隧道内视线较差，导致交通意外的几率更大。水泥混凝土路面在结构强度满足要求的情况下出现抗滑性能不足，目前处理和补救的方法主要是对其表面进行硬性刻槽和精铣刨使之表面粗糙化来提高抗滑性能，但是这些方法不仅严重影响车辆通行，同时会使路面行车噪声增大，降低其舒适性。

为保持混凝土表面粗糙度延缓抗滑衰减，提高路面抗滑性能，降低路面行车噪声，公路建设者在不断努力地寻求新的施工方法。一种源于美国的基于硬刻槽技术的水泥混凝土路面纹理化的施工技术，是能较好解决此类问题的方法，在国内应用处于起步阶段。本文依托实体工程某高速公路特长隧道路面，研究水泥混凝土路面纹理化原理、施工工艺、施工组织和技术特点。

纹理化处理后的水泥混凝土路面呈现条纵向带状拉槽，横向呈现浅沟壑状，呈U字型，可控深度1～3mm，纹理间距5～9mm。表面纹理化原理如图1所示。

水泥混凝土路面抗滑性能的持久性主要来源于表面浆层的高耐磨耗性能，保留更多路面浆层有利于提高抗滑耐久性。纹理化施工可减少对原路面破坏，保留更多的原路面表面浆层，从而提高抗磨耗耐久性。行车时，由于U槽深度较浅，轮胎变形能够完全贴合作用于纹理化U型槽弧度与原路面，这样整个行车轮胎面与路面接触，接触面积最大，轮胎与路面之间发挥最大摩擦力作用，从而使抗滑能力发挥最大效能，减小刹车距离。同时，当路面有水存在时，丰富的路面纹理能够及时将轮胎与路面间的积水顺利排走，从而保持轮胎与路面之间处于“干燥接触”状态，提供较好的摩擦力。另外，由于摩擦面最大，在相同行车摩擦力的作用下，路面的单位面积磨损程度降低，从而使原路面的抗滑衰减速度减缓，能够延长路面的抗滑性能衰减时间。

1)纹理化与矩形刻槽施工方法区别

矩形刻槽是采用砂轮锯对水泥混凝土路面进行规则的硬刻槽，形状一般呈横向、纵向或斜向，槽型断面为矩形，如图2所示。

在满足交工验收指标的情况下，矩形槽深度约4~5mm，间距宽度15～25mm［4］。汽车轮胎作用在矩形刻槽上时，由于矩形槽纹理较宽、深度较大，变形的轮胎与矩形槽底无法接触，只是悬空架在保留的混凝土路面上，故实际轮胎与路面的接触面积较少。而在行车摩擦力的作用下，因单位面积原路面磨损速度较快，通车一段时间后路面基本上被磨平，轮胎与路面摩擦力减小，则抗滑性能大幅度衰减，刹车距离增加。相对于矩形刻槽技术，纹理化技术优势在于增加轮胎与地面接触面积，从而增加摩擦力和抗滑耐久性。

2)纹理化与精铣刨施工方法区别

纹理化工艺与精铣刨工艺施工效果的区别主要在于行车的振动性、抗滑耐久性和行车安全性。精铣刨技术采用低转速球型硬质合金刀头对水泥混凝土表面进行“掘挖”后，路面成不规则质地，铣刨后的纹理周围组织受到刃具冲击后出现“骨料松动”现象较为普遍，容易造成路表耐磨耗性能及防水性能下降，路面突出纹理较多，车辆经过时会产生高频低幅振动，从而导致较大的车内、车外噪声和较差的行车舒适性，在隧道内行车噪声尤为突出。另一方面，刨机刀具无法根据路面高低作出自我调整，造成了路面较高处由于铣刨过度出现的“脱皮露骨”现象，而相对低洼处呈现漏刻留白的现象。从纹理形态分析，由于铣刨后的纹理不能形成顺直的纵向排水通道，在雨雪天气不能起到良好的路面排水作用，反而会在其众多不规则的凹陷构造中形成积水，因此雨雪天气隧道入口处事故率较为集中。而纹理化施工结果则克服了这些缺点，将行车振动性、抗滑耐久性控制得较好，从而提高了行车安全性和舒适性。

采用振动记录仪记录铣刨工艺与纹理化工艺处理后的行车振动量对比试验，结果如图3所示。试验结果表明，与精铣刨工艺相比，纹理化工艺处治路面可明显降低行车振动量。

水泥混凝土路面纹理化处理技术是采用高强度刃具和独特的等压无冲击方式，在新旧水泥混凝土路面浅表层沿顺车道方向切削出致密的波浪形纹理［6］，从而在混凝土表面形成沟壑状微条纹。纹理化也属于一种硬刻槽技术，其源于美国路面的金刚石研磨技术［7］，它以1台带有洒水功能的纹理化施工车为平台，采用自动控制装置，使用多排圆锥形状金刚钻头对路表面进行拉槽化处理，拉槽深度和宽度可根据设计指标进行控制。

1)施工机械与人员配置

水泥混凝土路面纹理化采用全机械化施工，2台车为一个组合，分别是纹理化施工车(图4)和带有扫路装置的小型运输车。施工人员共4人，其中纹理化施工车3人，工作内容分别为施工车驾驶员、纹理化装置操作员和路面施工指挥员;扫路运输车1人，工作内容为驾驶运输车并控制清扫装置。

2)施工效能分析

纹理化施工机车作业过程中，以车载激光标线为准点匀速前进，施工线形标准。由于使用计算机控制切削刃具下刀深度，因此纹理化刻槽深度均匀。

纹理化设备左右各0.5m作业宽度，间隔1.4m，车道宽度3.75m，需4次往复作业。常规施工作业段长度200m，日施工面积可达7000m2。以3车道路面为例，施工长度约为620m/d，一个3km左右的3车道隧道，施工时间为5～6d。相比矩形刻槽施工速度较快。

纹理化施工后，带有扫路装置的运输车即时把浮渣进行清扫并运输出作业面。纹理化施工车自带水箱，每段施工后立即对表面残留浮渣进行冲洗，以确保施工作业面干净。相比矩形刻槽经常遗留浆粉在矩形槽中，纹理化施工能够做到零污染。

对于设计值为抗弯拉强度5.0MPa的混凝土路面，龄期越长，表层水泥混凝土强度越高，施工时刃具切削对拉槽边缘破坏越小，保留的原路面比例越高，同时金刚石刃具的磨损速度提高，施工机械能耗增大，施工成本增加。

路面抗滑性能由横向力系数和构造深度2种结果表征［8］。横向力系数表征路面抗滑性能最为直接［9］。

1)横向力系数SFC

横向力系数检测采用单轮式横向力测试车进行测试，测试结果经过温度和速度修正，如表1所示。

由表1可知，纹理化施工后，横向力系数SFC测试数据范围57～81，代表值范围64～72，相对矩形刻槽路面提高18%～33%，且合格率100%。测试结果说明纹理化施工能够大幅度提高水泥混凝土路面抗滑性能。

2)路面构造深度路面构造深度是水泥混凝土路面交工验收的重要指标，采用手工铺砂法试验结果为抗滑性能验收依据。本文实体隧道水泥混凝土路面纹理化施工后测试结果如表2所示。

构造深度设计值0.7～1.2mm，测试结果满足设计指标。在纹理化新工艺条件下，虽然路面抗滑系数较高，但手工铺沙法的构造深度接近下限。试验结果表明，在纹理化新工艺条件下，水泥混凝土路面构造深度偏小，但摩擦力较大，构造深度指标已无法准确表征水泥混凝土路面的抗滑性能。

由于混凝土路面进行矩形刻槽或纹理化施工后，表面形成凹凸不平的纹理。本文平整度测试采用车载激光平整度仪进行测试，采用国际平整度指数IＲI表征路面平整度，结果如表3所示。

由表3可知，纹理化施工对原路面平整度影响较小，基本不改变原有路面的平整度。纹理化施工不影响原平整度的原因主要在于，切削刃具以等压无冲击方式在切削过程中沿原路形前进，不改变原有表面高程。

行车噪声影响驾乘舒适性和驾驶人员的敏感性，而较低的噪声却有利于行车安全性。由于低速行车产生的噪声不明显，不会影响驾乘舒适性，但高速行车产生噪声却会影响驾乘舒适性［10］。本文对施工完毕路段进行噪声测试，使用NISSANSUNNYCVT自动变速器轿车和特安斯TA8150系列数字噪声计。测试时，将噪声计放置在驾驶位旁的中央扶手箱上，噪声计麦克朝前方向，以60，80，100，120km/h速度行车，分别不间断连续测试沥青路面、纹理化前隧道路面和纹理化后隧道路面的噪声，同时和矩形刻槽的隧道路面噪声进行对比，结果如表4所示。

由表4可知，纹理化施工前后行车噪声和沥青路面以及矩形刻槽隧道路面行车噪声均随车速增加而增加;纹理化施工后噪声相比施工前行车噪声有所减小;隧道内纹理化路面行车噪声与隧道外沥青路面行车噪声基本接近;矩形刻槽路面噪声远大于纹理化施工路面。纹理化路面行车噪声较小的原因在于轮胎与地面的紧密贴合。

水泥混凝土路面纹理化施工是一项新型工艺，本文对该工艺的原理、施工工艺、施工组织、性能试验等进行研究，并得出如下结论:

1)水泥混凝土表面纹理化后，轮胎与摩擦面接触面积增大，混凝土路面抗滑性能提高。

2)纹理化施工相对传统硬刻槽方式，人员机械配置简单，全机械化施工，有利于提高施工工效，加快施工进度，减少路面污染残留。

3)纹理化施工对混凝土路面行车噪声无影响，对原有路面平整度几乎无影响。

4)对于纹理化施工新工艺，现有验收规范中的构造深度指标要求无法完全适应，需要重新定位构造深度检测指标。

5)水泥混凝土龄期越长，纹理化施工的效果越好，原路面保留比例越大，但对施工机械磨耗增大，施工成本增加。

参考文献

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