公路水泥混凝土路面工程表面刻槽技术的应用

本文针对公路水泥混凝土路面不同刻槽参数对路面使用性能的影响，结合刻槽技术实际施工中的应用，证明刻槽技术对水泥路面表面功能改善具有优良的效果。

1.刻槽技术简介

刻槽技术开始于20世纪90年代中期，主要采用一组人造金刚石锯片，相隔一定的间距安装在同一根轴上形成刀排，如图1所示，刀排在动力驱动下高速旋转，使刀片对已硬化的水泥混凝土路面产生磨削，从而在水泥混凝土路面表面上形成边缘整齐的凹形槽。

刻槽与拉毛、拉槽、压槽等其他表面处理方法相比有施工费用高,效率低等缺点，但刻槽是在水泥混凝土具有一定强度后进行硬性刻制的，不受混凝土拌和料初期结构强度和凝固强度的影响，并且更具有安全、降噪、预防滑移、改善夜间和晴天行车环境等优点。

2.槽参数对路面使用性能的影响

2.1刻槽结构参数

刻槽结构参数主要包括槽走向、槽型断面、槽宽、槽间矩及槽深5个要素。

（1）槽走向 按与行车方向的位置关系，刻槽有横向、纵向之分。横向刻槽的刻槽走向与行车方向垂直，纵向刻槽的槽走向与行车方向平行

（2）槽型断面按刻槽断面形状划分，槽型断面包括矩形断面、梯形断面及V形断面三种，如图2所示。

（3）槽宽 对于矩形槽与V形槽b即为槽宽；对于梯形槽，有上槽宽和下槽宽之分。

（4）槽间距 槽间距分为刻槽中心距和净间距两种。刻槽中心距是指两槽中心之间的距离，净间距是指两槽之间的槽齿（未刻槽）部分。

（5）槽深 槽深是指刻槽机锯片切削混凝土路面后形成的沟槽深度。

2.2槽走向对路面使用性能的影响

（1）横向刻槽

横向刻槽可采用等间距刻槽和不等间距刻槽两种。横向刻槽施工的路面具有外观美观，雨天情况下排水效率高等优点，摩擦系数略高于纵向刻槽，满足规范要求，可用于一般路段。

（2）纵向刻槽

纵向刻槽可以大大增加转向摩擦力，有效的防止横向侧滑与横向风力所造成的事故，同时还具有降低路面噪音的效果。另外，纵向槽的耐磨耗性能比横向槽要好。《防滑路面设计指南》中认为，纵向刻槽虽然不能极大的提高路面滑溜数，但它能增进方向控制，行车导向性较好，能有效降低事故率。在弯道上，纵向刻槽能改善行车的横向稳定性，同时，由于纵向刻槽的行车噪音较小，故在隧道水泥路面上，采用纵向刻槽对于降低隧道内行车噪音是有利的。

我国的刻槽形式基本上都采用横向刻槽，在曲线半径较小、容易产生侧滑的路段和隧道路面中宜采用纵向刻槽。

2.3槽宽对路面使用性能的影响

刻槽槽宽体现了路面雨天情况下排水空间的大小，增加槽宽可提高排水能力，从而有效防止雨天情况下出现滑水现象。

刻槽槽宽对路面的构造深度也有重要影响，当槽深、槽间距不变时，增加槽宽得到的构造深度变大；但槽宽也有一定限度，超过该限度，对路面抗滑性能不再有明显影响，而且有可能影响平整度。

交通部公路科学研究院的试验研究表明，槽宽限定在3～6mm范围内，并分别在高碑店和株州铺筑了不同槽宽、不同槽间距的试验路。其检测数据表明槽宽和槽间距有交互作用。为消除槽间距的影响，根据株州试验路的数据点绘出的变化曲线，表明横向力系数随槽宽增加而提高，但槽宽超过5mm后呈下降趋势。所以从横向力系数、构造深度、噪音、平整度和施工方便性的角度综合考虑，槽宽最大不宜大于5mm。

此外，在刻槽间距不变的情况下增加槽宽，意味着刻槽净间距变小，车辆制动时，横向槽的槽齿部分受到的剪切力增大，耐久性不好，容易产生损坏；同时，轮胎与路面的实际接触面积减少，单位面积压力增大，使得轮胎路面的附着力增加，但也容易加剧轮胎的磨损。

2.4槽深对路面使用性能的影响

槽深的选择应从构造深度、耐磨耗性和施工方面考虑。在槽宽、槽间距一定情况下，槽深越大，其构造深度越大，排水能力越强；在相同的路面材料和施工情况下，槽深大，其相应的磨耗使用年限就长；槽深越大，对刻槽机械的要求越高，同时，相应的施工难度也有所增加。

槽深的大小一般可根据铺砂法原理来计算得到。对于槽间净距为20mm、槽宽为5mm 的刻槽机，取单位面积(长1m、宽1m路面，按构造深度0.8mm)，按照体积计算公式计算槽深后得出，对于硬刻槽来讲，槽深宜控制在3～5mm范围内；对于塑性刻槽，槽深应控制不低于2.5mm。

2.5槽间距对路面使用性能的影响

从理论上分析，刻槽间距越小，摩擦性能越好。槽间距越小，则单位长度内的刻槽条数增多，即刻槽密度增大，从而轮胎与路面实际的有效接触面积减少，在相同的压力作用下，小间距刻槽与轮胎实际接触面上的单位压力就大，从而提高了轮胎与路面间的附着力，摩擦性能就好。但是,槽间距过小时,施工困难，形成纹理的耐久性差, 槽边易造成类似啃边、掉边病害。一般等间距刻槽时，槽净间距在12～25mm范围内，变间距刻槽时，槽净间距在15～30mm范围内。综合考虑抗滑、施工方便性和构造耐久性，槽间距取20mm比较合适。

3.施工工艺

3.1施工机械

混凝土路面刻槽机一般为单刀排设计，一次刻槽宽度40-50cm，适用于工程量相对较小的工程使用，运输、移动灵活。机器设计有自动行走机构，操作省力。

3.2施工注意事项

刻槽施工工艺比较简单，只要合理使用适宜宽度和重量的刻槽机械，刻槽质量一般均可保证，在施工过程中需注意下列问题：

（1）横向刻槽时要注意刻到板边。

（2）相邻面板在刻槽时要保持槽沟连贯、顺直。

（3）在刻槽作业过程中，要对刀头采取一定的冷却措施。

（4）在刻槽完成后马上进行清洗，以保证刻槽内的杂物能得到及时的清理。

4.实体混凝土路面刻槽前后抗滑性试验分析

通过对实体混凝土路面的纵向刻槽处治表明，纵向刻槽可大幅提高混凝土路面的构造深度及抗滑性能。在刻槽完工后对路面表面抗滑构造深度的测量结果表明：测量值合格率达100%，见表2。

用摆式摩擦系数仪对路面进行的测试，从刻槽前后测试结果看，处治效果良好，见表3。

刻槽后对路面采用摩擦系数测定车测定路面横向力系数，两次检测数据对比如表4。

5．结语

综上所述，刻槽技术能够很好的改善水泥路面的表面功能，提高路表抗滑力，增加摩擦系数，并能协调降低噪音。刻槽技术的关键是刻槽参数的选取，即槽型、槽宽、槽深、槽间距的选择，其对路面抗滑力有不同程度的影响，能有效提高行驶安全性和舒适性，是提高水泥路面使用品质的好方法。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。