抗滑性能范文

抗滑性能范文（精选7篇）

抗滑性能 第1篇

一、高等级公路抗滑性能的重要性

路面的一个重要功能就是保证使用者的安全, 因此, 路面需具备一定的抗滑性能, 特别是高速公路。所谓路面的抗滑性能是指轮胎受到制动时沿路表面滑移时产生足够的摩擦力, 使车辆能在各种环境条件下, 在合理的距离内停驶。在高速公路上实施各种预防性养护材料后路面要有一定的抗滑性能, 以保证路面在雨天行车时, 车辆不会发生漂移打滑现象。车轮与路面有足够的附着力, 沥青路面的表面纹理深度、抗滑阻力与行车的安全和舒适性有直接关系。在行车和自然因素的作用下, 表面特征比结构特征衰减更快, 表面特征更应该通过预防性养护予以保证。因此, 所实施的预防性养护材料应具备良好的抗滑性能, 使得实施后的路面的抗滑性能满足规范要求。路面与轮胎反复摩擦作用, 使路面表面抗滑性能逐渐降低, 同时反光性也因路面的表面光滑而愈加强烈, 达到一定程度后会影响汽车行驶速度、行驶安全性和运输费用。高速公路以“快捷、舒适、安全”为服务宗旨, 路表面抗滑性能表征路面的安全性, 与雨天的“滑溜”交通事故之间有着密切的关系, 路面抗滑性能是路面使用性能的主要指标之一。

二、路面抗滑性能影响因素及防治措施

通常抗滑性能被看做是路面的表面特性, 并用轮胎与路面间的摩阻系数来表示。影响路面抗滑性能的因素有很多, 这里简单谈一下影响沥青混凝土路面的抗滑性能的因素及防治措施。

1. 影响沥青混凝土路面的抗滑性能的原因。

(1) 矿料对沥青混凝土路面抗滑性能的影响。在沥青混凝土中, 沥青与矿料之间的交互作用是物理化学过程, 总结多年工作实践及查阅有关资料证明, 碱性矿料与沥青具有较好的黏合作用, 沥青在矿料表面能够产生化学组分的重新排列, 形成结构沥青, 结构沥青在夏季高温状态下具有较稳定的性质, 不易溢出混凝土路面表面。

沥青混凝土中矿质集料的粗度, 形状和表面粗糙度对沥青混凝土路面的抗滑性能有较明显的影响, 具有较显著的面和棱角, 各尺寸相差不大, 均匀, 近似正方体以及具有明显细微突出的粗糙表面的矿质集料, 经碾压后能相互嵌挤锁结形成较粗糙的混凝土路面。

矿质集料的硬度、耐磨性对沥青混凝土路面的抗滑性能的影响更为显著, 硬度较低, 耐磨性较差的矿料虽然在路面施工初期也可形成较粗糙的表面, 但经行车碾压和磨耗作用, 原来粗糙的表面很快就会被磨光, 路面的抗滑性能急剧下降, 将不能保证行车安全。

(2) 沥青与矿粉的数量比对沥青混凝土抗滑性能的影响。矿粉的表面积比沥青混凝土中其他较粗矿物颗粒面积要大很多, 可占全部集料总面积的70%~95%。矿粉颗粒吸附大部分沥青, 沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列, 在矿粉表面形成一层扩散溶化膜, 在此膜中的沥青称结构沥青, 结构沥青具有较高的黏度, 如果矿物颗粒间接触是由结构沥青膜联结, 可形成成熟稳定性较高的沥青混凝土, 因此在温差较大的地区, 选用黏度较低的沥青拌制混凝土时, 为保证在夏季高温时混凝土的强度和稳定性, 抑制沥青溢出表面, 正确的选用沥青与矿粉的数量比是十分必要的。

(3) 沥青用量对沥青混凝土路面抗滑性能的影响。沥青用量对沥青混凝土路面的抗滑性能影响是非常敏感的。沥青在沥青混凝土中起黏合作用, 沥青用量过大, 沥青除在混凝土中形成结构沥青外还将有自由沥青存在, 自由沥青在夏季高温状态下较不稳定, 会溢出路面表面, 形成路面沥青膜;另外在高温时的重交通情况下, 由于沥青高温强度较低, 也会使路面表面矿料向下层压入, 而使沥青挤出表面, 形成沥青膜, 混凝土路面的沥青膜抗滑性能极差。

2. 提高沥青路面的抗滑性能的措施。

首先, 是采用沥青混凝路面倒结构。即下面层采用细粒密实结构, 上面层采用粗粒式结构。其次, 面层采用磨光值不同矿料掺配, 可获得长期微观粗糙表面。第三, 对已形成沥青膜的光滑路面, 可采用适当粒径的碎石 (经筛选, 粒径均匀, 强度较高的) 在温度较高时铺撒在路面, 用压路机强行压入。第四, 经长期行车碾压及磨耗而形成的光滑路面, 可采用孵化沥青稀浆封层进行技术处理。另外橡胶粉末在沥青混凝土中的应用也能显著提高路面的抗滑性。第五, 修筑硬路肩, 可防止泥土带入路面, 有利用于保持路面的清洁和粗糙度, 对路面抗滑极为有利。

三、抗滑性能的检测方法

抗滑性能的测试方法有制动距离法、偏转轮拖车法 (横向力系数测试) 、摆式仪法、构造深度测试法 (手工铺砂法, 电动铺砂法、激光构造深度仪法) 。

路面的抗滑摆值是指用标准的手提式摆式摩擦系数测定仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力。路表构造深度是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。路面横向摩擦系数是指用标准的摩擦系数测定车测定, 当测定轮与行车方向成一定角度且以一定速度行驶时, 轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值。

高速、一级公路的路面应具有良好的抗滑性能, 二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施, 以提高路面抗滑性能。在设计高速、一级公路的沥青表面层时, 应选用抗滑、耐磨石料, 其石料磨光值应大于42。高速、一级公路的摩擦系数宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定车, 以 (50±1) km/h的车速测定横向力系数 (SFC) ;宏观构造深度应在竣工后第一个夏季用铺砂法或激光构造深度仪测定, 此时的测定值应符合规定的竣工验收值的要求。

对于水泥混凝土路面抗滑标准用构造深度表示:对高速、一级公路, 构造深度TD为0.8mm, 对于其他公路TD为0.6m。 (上述抗滑标准仅为设计阶段的抗滑标准。公路在养护过程中, 也有养护的具体标准。)

四、路面检测技术的应用与发展趋势

路面抗滑性能是路面使用性能的重要组成部分, 直接影响到道路行车安全性。路面抗滑性能包括纵向和横向两个方面, 纵向抗滑性能决定车辆在刹车时的滑行距离, 对避免追尾交通事故的发生有直接的决定作用;横向抗滑性能决定车辆的方向控制能力, 对车辆弯道行驶安全性较为重要。近几年来, 随着人们安全意识的提高, 路面抗滑性能已开始得到人们的普遍重视。然而, 现阶段我国规范常用的摆式摩擦系数仪在应用于摩擦系数测试时尚存在不足之处, 主要表现在影响道路交通方面, 有测试速度慢、效率低、操作者存在安全隐患等。

针对这种现状, 自动化摩擦系数检测设备近几年来逐渐从英国、瑞典等国家引入我国。根据测试方法的不同, 此种设备可分为3类, 即横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪等。

目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式仪, 横向力系数仪已逐渐拥有了相当多的用户, 刹车式和不完全刹车式摩擦系数测试仪目前仅有少数用户。可以预见, 由于在安全性和精度方面的优势, 自动化摩擦系数仪在我国将成为主流。

整体而言, 新型检测设备近几年来不断涌现, 为我们提供了更丰富的信息, 因此, 如何更好地利用自动化检测技术评价路面使用性能, 提出合理的维修方案, 将是下一阶段检测设备用户关注的重点。

砂岩的抗滑耐磨性能试验研究 第2篇

1 材料

本试验选用集料：硅质砂岩、玄武岩、花岗岩和石灰岩。

2 试验方法

道路路面建筑[1]用粗集料的力学性质主要是压碎值和磨耗值，其次还有磨光值、道瑞磨耗值和冲击值，就集料的耐磨性能来说，磨光值和磨耗值的大小直接影响集料的耐磨耗性能，集料的表面纹理也是集料耐磨性能的重要指标之一。石料的磨耗值是评价石料抵抗摩擦、撞击和剪切等综合作用的性能指标。由于高速公路上车辆多、车速快，对路面面层材料的磨耗也增大，因此对石料磨耗值的评价是非常重要的，磨耗试验采用洛杉矶磨耗试验方法，选用B类粒度类别，按照《公路工程集料试验规程》[2]用T0317-2005试验方法对集料进行磨耗试验，为了更好的说明集料的耐磨性及作为高速公路表层材料的可行性，对集料分别进行500次、700次、900次和1100次的磨耗，由此可以提供路面在交通量增大或路面使用年限延长的情况下路面的耐磨性能。石料的磨光值是表征集料的耐磨光性能的好坏，作为道路面层的集料长期受到车轮的碾压和磨耗，时间长了就会把集料表面裹附的沥青层磨掉而露出集料来，这时路面的抗滑性能就靠集料提供的摩擦力来维持，《公路沥青路面施工规范》中要求用做高速公路抗滑表层的集料具有一个破碎面的颗粒含量必须为100%，具有2个或者2个以上的破碎面的颗粒含量在90%以上。集料微观构造习惯上用磨光值表征，它是矿物成分、结晶类型、晶斑数量及其分布的函数，均匀性差的集料便于微观表面的结构性再生，磨光值较高，可以提供较高的抗滑能力;说明集料的表面纹理与路面的抗滑耐磨性能有很大的关系。集料的磨光值越大说明集料越不容易被磨光，其抗滑性能就越好。本实验方法采用《公路工程集料试验规程》中T0321-2005的试验方法用粗砂和细砂对集料进行3次循环反复磨光，并测定每次循环磨光后的磨光值。

3 结果与讨论

3.1 磨耗值试验

规范[3]规定，用于高速公路表面层的石料的磨耗值不大于28%，通过磨耗试验其结果见图1：经过对数据的曲线拟合分析，试验数据回归方程相关系数都在大于0.999，大于自由度n-2等于2，检验水平为0.05时的可靠相关系数0.95，说明曲线可以用一次线性方程来回归。石料的磨耗损失率：石灰岩>砂岩>破碎砾石，破碎砾石和玄武岩几乎相等，随着磨耗转数的增加，每种集料的磨光值与磨耗次数是成线性增长的，当磨耗转数达到1100转时，石灰岩的磨耗值为47.5%，砂岩的磨耗值为28.9%，破碎砾石的磨耗值为19.26%，玄武岩的磨耗值为20.37%。把经过500次旋转磨耗的集料洗净烘干后，每次增加200转磨耗，直到总的磨耗次数达到1100次为止，500次和以后的每200次的磨耗损失率见表1。

表1可以得出：在后期的磨耗中，砂岩的损失率虽然比玄武岩和破碎砾石大，但是从表2可以看出：砂岩在经过两个200次磨耗后的磨耗损失率趋于平衡，因此砂岩的后期耐磨性能较好。

3.2 磨光值试验

四种集料经过3次循环磨光后的磨光值见图2。试验按照试验规程的试验方法对集料进行357600次的粗细砂的反复磨光后的磨光值分别为，砂岩47.1，石灰岩45.1，花岗岩48.7，玄武岩61.8。利用一元线性回归对磨光值进行回归后的相关系数都大于0.9867，用一元线性方程来回归是可行的。现行的规范中对用于高等级公路的集料在分别用粗砂和细砂经57600次的磨光后的磨光值在潮湿地区要求不小于42，在其他地区对集料磨光值要求更小，而试验所选集料在进行了3个循环的加强磨光后的磨光值都大于47;从曲线斜率看，砂岩的斜率比玄武岩和石灰岩都小，说明砂岩在后期来磨光性较好且前期的磨光值大。

4 结论

综合以上试验结果可以得出结论:

4.1从磨耗值结果来看, 虽然砂岩的磨耗值比玄武岩和破碎砾石小, 但是砂岩即使在经过1070转洛杉矶磨耗后的磨耗值才为28%, 在500转磨耗后的磨耗值为12.37%, 说明砂岩的耐磨性能远比规范要求的集料耐磨性能好。4.2从磨光值结果来看, 砂岩的磨光值比玄武岩和破碎砾石小, 但是砂岩在一个循环后的磨光值为51.3, 利用一元线性回归方程可以计算出砂岩在经过5.4个循环的反复磨光后的磨光值为42, 说明砂岩的耐磨光性能远比规范要求的集料耐磨性能好。4.3虽然砂岩的磨光值比破碎砾石的磨光值小, 但是破碎砾石是鹅卵石破碎成的, 在制作磨光值试件时的石料颗粒是经过选择的, 而在实际的使用过程中不可能把集料中的表面光滑的集料筛出, 因此砂岩集料比破碎砾石集料的颗粒性好, 具有更好的抗滑耐磨性能。4.4玄武岩的磨光值和磨耗值都比砂岩大, 但是如果在重庆修筑高速公路, 要到外地运玄武岩则大大的增加了工程费用, 而砂岩的磨光值和磨耗值都大于规范要求, 可以用于高速公路抗滑表层。4.5从以上结论得出, 砂岩的抗滑耐磨性能符合《公路沥青路面施工技术规范》要求, 如果把砂岩作为高速公路抗滑表层材料, 就可以节约大量的工程费用, 产生巨大的社会和经济效益。

参考文献

[1]严家.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社, 1996, 6.

[2]公路工程集料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2005.

不同类型沥青混合料抗滑性能评价 第3篇

在世界范围内, 每年有超过100万人死于交通意外。尽管其中司机的责任占较高的比例, 但是道路方面的原因也同样需要引起重视。道路影响交通事故率最高的因素是抗滑力。事故率在雨季会有所增加, 尤其是在降雨之后, 原因之一是雨后道路表面的抗滑值较低。此外, 一些司机对轮胎花纹深度并没有给予足够的重视, 在降雨较多的季节也没有改变驾驶习惯。

通常, 道路表面应该具有一定的粗糙度以利于车辆轮胎与路表之间的摩擦。抗滑力是路面阻止轮胎沿路面滚动的抗力。抗滑是路面防止车辆滑移或打滑的措施, 与轮胎沿路表滑动时水平方向与垂直方向的分力有关。因此, 具有能够抵抗交通磨光作用的路表纹理是提供抗滑力的首要条件。

抗滑力是评价路面使用性能的重要参数, 因为:

(1) 不充分的抗滑力会导致较高比例的与抗滑相关的交通意外。

(2) 每一个道路承包商都有责任为道路的使用者提供“合理”的安全性。

(3) 抗滑值测试能够用来评价多种类型的材料以及实体工程的质量。

抗滑性能取决于路表的微观纹理和宏观纹理。微观纹理是指路面集料颗粒本身的表面粗糙状况 (主要是轮胎橡胶与路表之间的接触) , 因此, 建议采用表面粗糙的集料。宏观纹理涉及到路面整体范围内由于集料颗粒排列所产生的宏观范围内的纹理, 它的作用在于排除轮胎与路面之间的积水, 因为在车辆高速行驶时水的存在会降低路面抗滑力。因此, 宏观纹理受集料的形状、粒径、空隙间距、排列、级配的影响。抗滑力会随时间发生变化。通常情况是, 在通车后的两年内由于轮胎对路面的磨耗作用使粗糙集料逐渐外露, 使抗滑力增加, 之后随着集料变的越来越光滑而使抗滑值降低。抗滑力通常在秋季和冬季较高, 在春季和夏季较低。季节变化的影响极为显著, 如果不进行处理可能会使抗滑力大幅下降。同时, 研究表明抗滑力也受温度的影响, 抗滑力随温度的升高而降低。

磨光作用会改变集料的微观纹理, 导致光滑弧状集料外露。这一过程是由于微观尺度内的磨耗所引起的, 并且很难量化。低速下的摩擦值测试, 例如摆式摩擦系数仪, 已被用于量化评价其磨光程度。

大多数的抗滑值测试技术都是在潮湿的路面拖拽非滚动状态的轮胎对摩擦力进行测量。其中最普遍的方法是采用便携式摆式仪评价路表的摩擦抗力。摆式仪的测试原理是, 当摆锤从一定高度自由下摆时, 装在摆锤底部的橡胶滑块同试件表面接触, 两者间由于摩擦使部分能量损耗, 摆锤只能回摆到一定高度。表面摩擦阻力越大, 回摆高度越小, 反之越大。这个回摆高度即被定义为试件的摆值, 反映其表面粗糙程度。该设备既可以用于室内试验也可以用于表面平整路面的现场检测, 同样也用于石料磨光值 (PSV) 变化曲线的测试。这一测试数值被称为摆式仪的刻度 (BPN) , PSV是试样经过加速磨光作用后的数值。

抗滑值并不能反映车辆、驾驶习惯或气候条件等情况下的刹车特性, 但对于评价表面摩擦参数仍然能反映集料的类型、沥青混合料的设计以及路面铺筑方式等对抗滑性的影响。

尽管高抗滑值优于低的抗滑值, 但是并不可能选择一个能够适合于所有路段和各种交通条件下的单一控制值。

另一影响路面抗滑性的因素, 集料磨光值PSV, 反映了集料抵抗车辆轮胎磨光的能力。集料磨光值PSV测试方式与路面表面集料受车辆轮胎磨光作用情况相似。PSV测试分为两个阶段, 试样加速磨光阶段和通过摩擦值测试确定集料磨光情况阶段。

路面抗滑值 (SRV) 与集料磨光值 (PSV) 之间存在如下关系[6]:

以下几个因素影响路面的抗滑参数[2]:

(1) 路面面层结构的表面孔隙度;

(2) 路面表面的疲劳磨损和磨粒磨损影响情况;

(3) 表面集料的磨光情况;

(4) 混合料受追密压密、侧向失衡变形或嵌防滑钉轮胎对路面磨损形成的车辙深度;

(5) 表面沥青胶结料粘结层泛油程度;

(6) 路面污染情况 (橡胶颗粒、油污、水等) 。

可以通过抛丸 (喷砂) 处理的方式, 修复路表纹理改善路面的抗滑能力。也可以采用金刚石磨削的方式再生路面表面纹理对抗滑性进行改善。此外, 碎石封层、薄层罩面、稀浆封层或微表处以及表面制槽等方式都可以使路表具有合理的粗糙度或表面纹理。

2 研究方案设计

对比不同沥青混合料的抗滑性能, 包括马歇尔最佳沥青用量下的沥青混合料、比马歇尔最佳沥青用量高0.5%和1%的沥青混合料、Superpave方法设计的混合料、间断级配混合料。原材料性能如下:

(1) 沥青

本研究所采用基质沥青均为SK-70#, 采用掺加4%燕山石化SBS改性剂生产而成。其各项性能满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中的有关技术要求。

(2) 集料

粗集料采用山东章丘产的玄武岩, 细集料也采用同类型石质的石屑, 矿粉为石灰岩矿粉, 亲水系数为0.78。其各项物理力学性质满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中的有关技术要求。

(3) 木质素纤维

SMA抗滑层中应用的木质素纤维为重庆交科产生的颗粒状木质素纤维。

3 结果与分析

为了研究沥青含量与沥青混合料类型对抗滑参数的影响, 利用Superpave旋转压实机成型直径15cm, 高7cm的试件。采用旋转压实成型方式是因为该成型方式与现场压实情况相类型, 该压实仪可以成型直径15cm, 高度可调的试件。试件直径之所以选择是15cm是因为摆式仪橡胶块在沥青混合料表面滑动的接触区域长度大致在124～127mm[8]。摆式仪的设计初衷是在现场测试沥青混合料表面抗滑性, 并没有考虑在室内测试沥青混合料试件, 因此需要通过特殊的夹具使试件固定在合适的位置, 保证有足够的接触区域。每个试件的高度都是7cm高, 因此不需要依靠摆式仪的高度调节旋钮进行调节。图1为修改后的摆式仪。

按照摆式仪测定路面摩擦系数试验方法中的测试步骤进行对比测试。对五种不同混合料试件的抗滑值进行了测试。第一种沥青混合料按照马歇尔最佳沥青用量要求成型的试件。混合料的级配符合SHRP给出的重交通磨耗层建议级配中值范围要求。所使用的级配见图2。从图中可以看出级配曲线均在限制区域以外。

这里需要说明的是, 矿料级配不能通过限制区域并不是一项硬性要求, 要求曲线走在限制区域的下方, 实际是为了避开传统的连续密级配类型[10]。通常情况下, 根据马歇尔实验确定最佳油石比为5.4%, 马歇尔最佳油石比的允许幅度范围是±0.5%。为了测试沥青含量的增加对抗滑性的影响, 我们也成型了沥青含量为5.9%和6.4%的马歇尔试件进行测试。

图1也同时给出了Superpave和SMA混合料所使用的级配曲线。根据Superpave混合料设计方法成型试件。集料为普通石灰岩集料。Superpave试件的沥青含量为5.4%;SMA混合料的沥青含量为6.9%。

每种混合料取两个试件进行抗滑测试。每个试件, 重复测试5次。表2和图2为不同混合料的抗滑值测试结果。

从图3中可以看出, 马歇尔试件抗滑值随沥青胶结料含量的增加而降低。根据Superpave设计方法制作的试件, 抗滑性比马歇尔试件和SMA更优异。尽管SMA试件的抗滑值低于Superpave, 但是SMA混合料在实际道路中的抗滑性能表明SMA具有较高的抗滑值。高沥青含量的SMA混合料, 抗滑值较低的主要原因可能集料被较厚的沥青膜所包裹。但是, 由于SMA混合料使用的集料表面较为粗糙, 因此在实际道路中具有较高的抗滑值。不过, SMA试件的抗滑值测试结果仍然比马歇尔混合料试件高。

图3中抗滑值比道路的实测值要高一些。原因可能是试件没有经受交通荷载的作用或者是由于室内试验成型的试件本身所造成的。尽管室内使用摆式仪进行试件的抗滑测试具有一定的局限性, 但对于比较不同混合料的抗滑性能仍具有一定的可行性, 并为抗滑性能预测开拓了思路。

4 结论

这项研究的首要目的是对比不同沥青混合料的抗滑性能。根据实验结果, 主要的结论如下:

(1) 在路面的使用期限内应该对路面表层沥青混合料的抗滑能力进行检测。

(2) 评价集料的抗磨光能力试验, 例如PSV, 高速公路建设应该包含这项标准。

(3) 抗滑值高低依次分别为Superpave、SMA、马歇尔混合料试件。

(4) 随着沥青含量在最佳沥青用量以上的增加, 混合料的抗滑能力呈下降趋势。因此, 应该严格执行最佳沥青含量的限制标准。

(5) 根据Superpave混合料设计方法制作的试件抗滑值比马歇尔设计方法制作的试件抗滑值高。

(6) 采用SMA混合料能够改善路表的抗滑性能, 特别是在道路的交叉路口。

(7) 摆式仪能够用来对比不同沥青混合料的抗滑性能。

摘要：通过系统地对沥青路面抗滑性能影响因素的分析, 结合室内试验对若干类型沥青混合料试件的抗滑值进行测试, 并结合混合料的结构特征做了对比分析研究。沥青混合料试件包括:根据马歇尔设计方法确定最佳沥青用量的试件, 比最佳沥青用量高0.5%和1.0%的试件, 以及采用Superpave设计方法制作的试件和间断级配沥青混合料试件。研究发现, Superpave的抗滑值最高, 之后依次是SMA和马歇尔设计方法制作的试件。

抗滑性能 第4篇

调查研究结果表明, 30%左右的道路交通事故是由于道路的原因导致的。影响道路交通事故的主要原因除道路线型设计外还与环境条件、路面材料、路面破损程度、路面抗滑性能、路面平整度等因素有关, 其中路面的抗滑性能至关重要。20世纪80年代, 英国调查研究指出:路面的摩擦系数每提高0.1SFC, 雨天事故率就降低13%[1], 抗滑性能的提高, 一定程度上能大幅提高行车安全。降雨会导致路表面覆盖一层水膜, 由于水膜的润滑作用, 使得路面变滑, 轮胎与路面的附着系数显著降低, 如果车辆行驶速度过快易产生“水漂”现象[2], 使得车辆方向失控。夜间行车时, 灯光照射在路表水膜上易发生镜面反射, 造成眩光现象, 对驾驶人的行车路线造成干扰, 最终导致各种交通事故的发生。

为了适应当地多雨气候, 提高路面的抗滑性能, 湖南省交通科技计划项目在浏阳试铺筑了一条防滑降噪沥青路面。防滑降噪沥青路面以单一粒径碎石为主, 按嵌挤原理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料, 通常空隙率为15%~25%, 它能够从面层的连通大孔隙向两侧排走路面雨水, 减少路面水膜效应, 提高路表面的抗滑性能。

2 工程概况

试验路段位于湖南长沙市浏阳S103线K67+00-K68+00段, 全长1km, 宽12m, 双向两车道, 设计车速为60km/h, 为二级公路大修改建道路。路面结构层设计为:上面层4cm厚开级配沥青混合料抗滑磨耗层, 下面层5cm厚中粒式AC-20C沥青混凝土, 中间使用乳化沥青作为粘层。为了保证路面结构的稳定性, 试验段采用中国石化SBS改性沥青为粘结油, 使用江西辉绿岩集料和石灰岩矿粉填充, 各项技术指标均满足要求。

3 试验与分析

试验路铺完后我们在2015年的1月、4月、6月、9月、12月分别对防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面进行常规的渗水系数、3m直尺法平整度、铺沙法构造深度、噪音、摆式摩擦系数等性能检测试验。本论文只对两种沥青路面的构造深度与摩擦系数进行比较分析。

3.1 路面构造深度测试

两种沥青路面的构造深度均采用手工铺砂法由同一个人测定。分别选取三个典型桩号, 防滑降噪沥青路面测点桩号为K67+000、K67+500、K67+900, 密级配沥青路面的测点桩号为K66+900、K66+400、K65+900。构造深度测量是在每个桩号的行车轮迹带上每隔3m测1个点, 共测三处取均值。一年中5次测定的地点桩号相同, 所以测量的结果具有可比性。图1为防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面一年中5次构造深度的平均值对比图。

从图1中可以看出, 密级配沥青路面的构造深度随着道路的使用时间变化不大, 线型基本稳定, 趋于水平发展;防滑降噪沥青路面的构造深度随道路的使用时间显著减小, 特别是第2次和第4次较为明显, 主要因为在荷载反复作用下, 路面结构发生变化, 空隙率稍微有减小, 并且该路面为二级公路, 各种行驶车辆轮胎没有进行清理, 孔隙被灰尘与垃圾堵塞, 但是在第5次测试结果中可以看出, 防滑降噪沥青路面的构造深度减小的不明显, 这与路面结构稳定和当地的气候条件、车辆清洁有关, 因为在11月和12月初期, 浏阳出现多雨天气, 雨水将孔隙中堵塞的部分尘土与垃圾冲走, 所以, 出现了构造深度减小不明显的情况。总而言之, 虽然防滑降噪路面的构造深度出现了衰减, 但还是要比密级配的大得多。

3.2 路面摆式摩擦测试

沥青路面的抗滑性能主要与轮胎-路面的宏观纹理和微观纹理有关, 即与面层的使用集料、使用的混合料级配有关, 一般借助摆式摩擦仪来测定, 用摆值进行计算分析, 因为摆值与抗滑性能成正比[3]。

采用摆式摩擦仪分别测定两种沥青路面的摆值, 选取的桩号与测量构造深度的桩号相同, 在每个桩号的行车轮迹带上每隔3m测5个数据, 共测三处。一年中5次测定的地点桩号相同, 所以测量的结果具有可比性。图2为防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面一年中5次测试的摆值的平均值对比图。

从图2中可以看出: (1) 在跟踪观测的一年时间内, 防滑降噪沥青路面的摩擦系数随时间变化而持续增大, 但是在初期摩擦系数较低, 主要是由于路面摊铺初期, 集料上面裹覆的沥青较厚, 在测试中, 抗滑磨耗层的表面比较光滑, 所以初期的摩擦系数较低。随着车辆荷载和车辆轮胎的反复磨耗作用, 集料表面的沥青膜被磨耗变薄再慢慢的被磨耗掉, 露出较多的集料, 此时路面的抗滑性能主要依靠集料的棱角性与集料表面的纹理构造, 摩擦系数随之也增大。 (2) 在观测初期, 密级配沥青路面的摆值与防滑降噪沥青路面很接近, 防滑降噪沥青路面的抗滑优势不明显, 但是在后期的观测中可以看出, 防滑降噪沥青路面的摆值明显高于密级配沥青路面, 超过其近20%。密级配沥青路面的摆值出现初期减小, 后期缓慢增大的情况, 这与路面面层的沥青混合料有关。在沥青路面的持续使用中, 集料会进一步磨平, 测试摆值会越来越小, 摩擦系数越来越小, 路面的抗滑性能会出现减弱, 所以, 为了保证路面的抗滑性能, 在选取良好的集料与采用较好的级配和较适宜的施工技术上至关重要的。

4 结论

通过对防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面的构造深度和摩擦摆值结果的对比分析, 可以得出以下结论。

(1) 随着路面服役时间的增加与有效孔隙的变化与堵塞, 防滑降噪沥青路面的构造深度逐渐减小, 出现了明显的衰减, 但是还是要比密级配沥青路面的构造深度大得多。

(2) 在路面的使用初期, 两种沥青路面的抗滑能力很接近, 防滑降噪沥青路面的抗滑性能优势不明显。主要原因为混合料沥青膜较厚, 沥青本身较光滑。

(3) 从对比图和分析结果看出, 横向摩擦力系数与构造深度没有明显的相关特性。

(4) 随着路面服役时间的增加, 防滑降噪沥青路面表现出明显的抗滑性能, 比密级配沥青路面的抗滑性能超出近20%, 主要是由于面层集料沥青膜被慢慢磨耗, 集料的棱角与表面纹理起到抗滑作用。预测路面使用后期, 路面的抗滑性能会逐渐衰减, 但还是具有一定的抗滑性能。

摘要：为了研究防滑降噪沥青路面磨耗层的抗滑性能, 跟踪实测了试验路段OGFC-13抗滑磨耗层的构造深度与横向摩擦系数, 并与相邻密级配沥青路面试验路段面层的测量结果进行了对比, 结果表明:防滑降噪沥青路面的构造深度随时间而出现衰减, 但还是要比密级配沥青路面的构造深度大得多;防滑降噪沥青路面磨耗层横向摩擦系数出现持续增大的规律, 与密级配沥青路面的变化规律不一致, 防滑降噪沥青路面后期表现出抗滑特性优势。

关键词：防滑降噪沥青路面,抗滑性能,构造深度,横向摩擦系数

参考文献

[1]尹江华.沥青路面抗滑表层结构型式及抗滑性能评价[J].交通标准化, 2012 (15) :98~100.

[2]曹东伟, 刘清泉, 唐国奇.排水沥青路面[M].北京:人民交通出版社, 2010.

沥青路面抗滑性能衰减试验研究进展 第5篇

沥青路面的抗滑性能是影响行车安全的重要因素。路面在施工完成以后长期暴露在大自然环境中, 其抗滑性能随着车辆荷载与气候环境作用而不可避免地衰减。为了解决这样的问题, 当前道路工作者主要采取了两种方式:在沥青混合料设计过程中使用抗磨耗性能好的集料或使用可以相对长期保持良好抗滑性能的级配类型;另一种是长期监测路面的抗滑性能, 一旦抗滑性能满足不了设定值的要求, 就需要对路面进行重铺以提高其抗滑性能。所以, 设计快速的路面抗滑性能衰减模拟试验与建立抗滑性能预测模型就显得十分重要了。

2 路面抗滑性能与路面表面构造

抗滑性能是与路面表面构造直接相关的。从抗滑性能的层面, 沥青路面常常涉及两种构造尺度:微观构造和宏观构造。

众多研究表明, 轮胎与路面之间摩擦力的产生主要是源于两种作用:粘着作用和滞后作用。微观构造主要对粘着作用产生影响, 而宏观构造对滞后作用产生影响。一般认为, 车辆无论是高速行驶或低速行驶, 微观构造都起重要作用, 而车辆高速行驶时, 宏观构造起主要作用。因此, 可以说路面抗滑性能的衰减过程实质是表面构造被逐渐磨光的过程。

3 沥青路面加速磨耗模拟试验研究

早期的室外抗滑性能衰减调查的主要目的是确定一个表征安全的抗滑性能临界值。其考虑的主要因素是公路几何参数, 交通组成及气候环境 (雨水) 等, 由于这些参数的多变性, 依据这些参数建立的抗滑值预测模型是十分困难的, 并不具有普遍性。而且这样的模型并不能反映沥青混合料各参数对抗滑值衰变的影响。但是模拟试验可以将这些影响因素统一起来, 为评估沥青混合料因素对抗滑值的影响提供了可能。

目前, 模拟试验主要有全尺寸模拟和室内模拟两种方法。下面分别进行介绍。

3.1 全尺寸模拟试验

3.1.1 NCAT环道试验

NCAT试验环道属于室外模拟方法。2000年, NACT在阿拉巴马州建设了试验环道, 对沥青混合料设计的诸多方面都进行了试验, 包括表面摩擦特性。不同级配类型MPD平均值与时间的关系表明:ARZ (禁区上限) 和TRZ段的MPD平均值随着时间有一个轻微的增长, 这可能是由于表面集料的轻微损失;SMA和OGFC的MPD随时间是降低的, 这很可能因为在车辆作用下集料颗粒之间的重新排列。BRZ段MPD较平均, 随时间没有变化。使用MPD作为因变量, 级配类型和测试时间作为变量来进行方差分析。分析表明级配类型在95%置信水平下是相当显著的。

3.1.2 足尺直道试验

黄云涌等利用直线式加速加载系统和室内大型直道铺筑了SAC-13、AC-13Ⅰ和SMA-16沥青混凝土面层试验路, 通过测定不同加载次数下的轮迹位置路面构造深度和摩擦系数 (摆值) , 研究上述3种沥青混凝土抗滑性能随轮载作用次数的衰减规律。研究者通过对各结构类型抗滑指标与标准轴载次数关系曲线进行拟合与回归分析, 得出了抗滑指标与标准轴载次数关系的经验公式。试验结果表明, 沥青混凝土表面层构造深度在累计标准轴载165万次以前衰减速度很快, 主要原因是沥青混凝土处于压密阶段, 当沥青混凝土空隙率趋于稳定后, 沥青混凝土表面构造深度也逐渐趋于稳定, 衰减速度减慢。摩擦系数 (摆值) 的衰减呈现出与表面构造深度相似的规律。

3.2 室内模拟试验研究

室内模拟试验必须借助特定的设备, 一直以来, 国内外学者都在努力设计出更好地模拟实际行车作用的试验设备或者试验方法。本文在这里详细介绍几种应用较为广泛的加速磨光/磨耗试验仪以及相关试验研究, 包括国内的一些尝试。

3.2.1 英国加速磨光机accelerated polish-ing machine

英国加速磨光机用于路面集料加速磨耗和磨光。由于英式加速磨光机应用简单, 对比方便, 在世界范围内被广泛应用于集料等的磨光试验。但由于该试验使用的试件为曲面的, 该方法不便用于磨光沥青混合料试件。而且由于其抗滑指标测量手段为摆式仪, 而摆式仪只能表征低速下的摩擦系数, 这使得测试结果应用具有很大的局限性。

3.2.2 小轮环道磨光机

小轮环道磨光机可以加速磨光混合料试件, 用于评估集料或铺面混合料磨耗和磨光后的抗滑性能。为了能够在沥青混合料设计过程中评价沥青路面的抗滑衰减特性, 2003年NCAT研制了三轮加速磨耗仪。该仪器不仅可以在实验室使用, 而且可以在实地使用。出于较好模拟实际状态的目的, 而且也为了方便计算国际摩擦指数 (IFI) , 试验使用动态摩擦系数测试仪 (DF Tester) 和Circular Track Meter (CT Meter) 分别测量路面表面的摩擦系数和断面构造深度。试验结果分析认为, 该磨耗仪能够较好模拟实际荷载对路面的磨耗作用, 其最佳荷载和加载速度需要进一步的研究;该试验使用的试件成型方法需要进一步研究以便能够真实模拟野外施工的压实过程。

3.2.3 Wehner-Schulze (W-S) 磨光设备

德国柏林工大的W-S磨光设备由磨光机和摩擦系数测定装置两部分组成。2007年Minh-tan DO等 (LCPC) 使用该磨光设备在实验室模拟行车荷载对路面的磨耗, 并建立了一个模型来描述抗滑性能随行车作用而演化的过程。试验结果表明, 对于不同的沥青混合料, 摩擦系数的演化过程分为两个不同的部分:摩擦系数在初期逐渐增长, 到达一个最大值后开始下降。这一趋势与实际道路上观察到的结果是一致的。实验室模拟演化过程与实际演化过程的对比分析可知, W-S磨光设备能够较好地反映车辆荷载作用对抗滑性能的影响。

3.2.4 自制小型加速磨耗仪

赵战利等研制了沥青路面抗滑模拟试验机。试验轮胎压控制在0.7±0.05MPa范围内, 并采用弹性连接以减少试件成型过程中可能的不平整对试验胎压的影响。在试验过程中, 每隔1~2小时测定一次试件表面的构造深度和摆值。试验测试了OGFC-13、SMA-13、多级嵌挤密级配SJ-13以及AC-13混合料不同磨耗时间下的构造深度和摆值并绘制了衰减曲线, 四种不同级配混合料的抗滑性能衰减曲线均符合非线性指数关系。

4 现有试验设备与方法的评述

毋庸置疑, 全尺寸试验能够很好地模拟实际行车作用, 而且抗滑指标的测量可以使用足尺设备, 这是任何其他室内模拟试验无法相比的, 但是, 这类试验耗资巨大, 一些试验周期相对较长。英国加速磨光机以及类似的仪器是为了评价集料磨光性能而开发, 因此, 其试验条件并不适合沥青混合料, 而且抗滑指标的测量手段大都有一定的局限性。

国内外诸多研究学者尝试研制了小型室内沥青路面抗滑衰减模拟试验设备, 尽管试验仪器以及试验参数都有很大的不同, 但都得到了相类似的抗滑衰减规律。赵战利等研制的加速磨耗仪或抗滑模拟试验机的模拟条件与实际的吻合度、试验设备的稳定性等需要进一步的验证。美国国家沥青技术中心研制的三轮加速磨耗仪可以在室内外使用, 而且使用动态摩擦系数测试仪来测量摩擦系数, 与实际路面抗滑值的测量取得了一致。德国W-S磨光设备性能稳定, 其突出的特点是摩擦系数测试装置能够与现场测试装置统一起来, 具有重要的借鉴作用, 但其同样存在缺点, 该设备构造复杂, 造价较高, 不利于推广, 而且, 试验轮为实心橡胶, 并没有使用充气轮胎。

5 结束语

通过上述试验介绍及其评述, 笔者认为, 在沥青路面加速磨耗设备的研制过程中, 制约因素为混合料抗滑指标的测量。由于能够很好地模拟实际行车荷载作用, NCAT研制的三轮加速磨耗仪具有很广阔的应用前景, 将W-S磨光设备中的摩擦系数测试装置融合到该仪器中, 可以开发出一套较为完整的自成体系的加速磨耗设备。

参考文献

[1]David A.Noyce, Hussain U.Bahia.Incor-porating Road Safety into Pavement Manage-ment:Maximizing Surface Friction for Road Safety Improvements, 2007.6.

抗滑性能 第6篇

经济的迅速发展, 使得居民生活需求水平也日渐提高, 对道路交通建设的要求也有所提升, 以往以黑白两色为主的路面已难以满足交通道路建设的要求, 彩色路面应运而生, 并在全球范围内得到了广泛使用, 可见彩色路面建设发展的前景无限。

一、彩色路面的种类及优点

彩色路面根据其施工工艺的不同以及来源的不同, 彩色路面可以分为彩色沥青混凝土路面、彩色稀浆分层、彩色半柔性路面、彩色压印路面以及彩色防滑路面。

彩色沥青混凝土路面是一种新型的沥青沪宁图路面, 彩色沥青混凝土路面脱色沥青以及各种不同颜色的石料在以特定的温度下, 经过搅拌和混合后形成的, 彩色沥青路面的强度比较大, 路用性能也比较好。彩色沥青路面具有美化环境的作用, 同时也有利于交通行车安全。

彩色稀浆封层是对彩色沥青路面技术的一种应用, 彩色稀浆封层是将彩色碎石以及水和颜料和添加剂, 按照一定的比例进行混合搅拌后, 通过施工机器进行施工。由于稀浆封层是对彩色沥青路面技术的应用, 所以彩色稀浆封层既具有彩色沥青路面所具备的特点, 也具有自身的特点。彩色稀浆封层具有三个比较突出的优点:1、彩色稀浆封层的成本比较低廉, 彩色稀浆封层可以在不改变原有路面的基础上, 将路面改造成为彩色的, 所以施工成本较低。2、彩色稀浆封层施工技术比较简单, 彩色稀浆封层一般都是在常温下进行施工, 施工工艺简单, 同时也缩短的施工期限。3、彩色稀浆封层在对路面进行养生的同时, 可以对原有的彩色路面进行恢复, 使得路面可以恢复原有的色彩和路面性能。

彩色半柔性路面, 就是才起水泥灌浆沥青混凝土路面, 彩色半柔性路面主要是一空隙比较大沥青路面为母体, 在施工完成后, 再将水泥胶浆中掺入彩色颜料后进行着色, 然后再将已经着色的水泥胶浆灌注到母体路面之中, 在通过后期的路面养生后, 即可形成吃彩色灌浆沥青路面。彩色半柔性路面最为突出的优点就是彩色半柔性路面的强度很大, 所以路面的抗高温性能以及抗车辙的性能比较好, 经久耐用, 同时彩色半柔性路面的施工成本也比较低廉。

彩色压印路面, 是一种比较特殊的沥青路面施工技术, 主要是通过先进的丙烯酸聚合物技术, 通过这一技术将高强度的聚合物与柔性极佳的沥青路面融合在一起, 通过中间施工过程, 最终形成彩色压印路面。彩色压印路面由于彩色是在施工后期进行喷刷的, 所以彩色压印路面的整体性和连续性比较好, 同时彩色压印路面可以剧本不同的形状和色彩的要求, 进行设计, 路面可以更加绚丽多彩和美观。

彩色防滑路面, 是一种新型路面, 是使用特殊的高分子树脂粘合剂, 以及各种不同粒径的碎石骨料, 以精准的数量将其涂在路面上形成的新型路面。彩色防滑路面最大的有点就是防滑性能强, 同时对于交通事故的预防和防止也具有一定的作用。

二、彩色路面抗滑影响因素及变化规律研究

1、彩色路面抗滑影响因素分析

1.1路面因素

路面潮湿状态下, 彩色路面的康华性能就会有所降低, 在路面潮湿的情况下, 水分会在路面表层形成一种润滑水膜, 因此车辆在路面上行驶的过程中, 这一润滑水膜会阻碍车辆轮胎与路面之间的接触, 进而使得彩色路面的防滑性能降低。

1.2车辆因素

影响彩色路面防滑性能的车辆因素主要是车辆轮胎以及行车速度。车辆轮胎有不同的轮胎材料, 不同的轮胎花纹, 进行形成不同的轮胎类型, 而不同的轮胎类型, 而不同类型的轮胎在行车过程中, 与路面之间的摩擦也存在较大的区别, 因此车辆轮胎也是影响彩色路面防滑性能的元素之一。

另一对彩色路面防滑性能具有影响的因素就是行车速度, 尤其是在路面比较潮湿的情况, 行车速度越大, 车辆与路面之间的摩擦也就越小, 因此彩色路面的防滑性能也会降低。

1.3气候因素

不同的气候条件也会对彩色路面的防滑性能造成一定的影响。若彩色路面处于经常阴雨气候的地区, 长期的阴雨会增加路面的积水, 以及路面水分的含量, 路面的水分会在路面形成一种水膜, 而这层水膜会直接影响彩色路面的防滑性能。另外, 若彩色路面处于风沙或大风气候的地区, 风沙或是大风天气的频繁出现, 会会彩色路面造成一定的路面污染, 对彩色路面的构造深度造成一定的影响, 对彩色路面的抗滑性能会造成一定的影响。

2、抗滑性能变化规律分析

在通过实验和对比可以发现, 路面抗滑性能会在几个因素的影响下, 抗滑性能会出现衰减, 这几个影响因素即为:交通量、气候、路面种类以及滑溜性污染。

在路面使用过程中, 路面交通量的增加, 对路面抗滑性能的衰减具有直接影响, 路面是的车辆流通量越大, 通行车辆的载重量越大, 对路面的使用年限越长, 则路面的抗滑性能衰减的程度就会越大。

从上文的介绍中可以发现, 气候的影响会造成路面的潮湿, 而路面潮湿会对路面防滑性能造成一定的影响, 另一方面, 季节变化也会对路面防滑性能造成影响。季节变化对路面防滑性能造成影响的主要因素是季节变化带来的温度变化, 在不少研究报告都指出, 橡胶在路面的摩擦力会随着温度的降低也增加, 而橡胶对于温度变化产生的与路面摩擦力的变化, 也正是车辆轮胎与路面摩擦力的变化, 因此不同季节的变化, 会造成路面抗滑性能的变化。

除了以上对路面抗滑性能的影响因素以外, 不同种类的路面的抗滑性能也不尽相同。例如对比水泥混凝土和沥青混凝土两种路面的抗滑性能可以发现, 由于两种路面摩擦力受力方式的不同, 以及路面抗滑形式的不同, 使得两种路面的抗滑性能也不同, 可见, 不同种类的路面抗滑性能也具有一定的区别。

滑溜性污染, 主要是在路面的实际使用过程中, 车辆行驶过程中的扬尘, 以及空气中的尘埃或颗粒, 会附着在路面智商, 从而影响了路面的粗糙度, 使得车辆行驶过程与路面之间的摩擦改变, 进而影响路面的抗滑性能。但是这种影响的程度取决于路面的实际情况。

三、彩色沥青混凝土路面抗滑性能应用

彩色沥青混凝土路面抗滑性能的最主要的应用是在交通诱导和交通安全方面, 随着国内车辆流量的增加, 彩色沥青混凝土路面抗滑性能发发挥的作用也愈加明显。彩色沥青混凝土路有别于以往的黑白路面, 彩色沥青混凝土路面的抗滑性能得到了很大程度上的提高, 彩色沥青混凝土路面的抗滑性能主要是增强了车辆行驶过程中与路面之间的摩擦, 进而起到了彩色沥青混凝土路面的抗滑性能, 从而保证了行车驾驶的安全。例如福银高速、中江高速等项目都采用了彩色沥青混凝土路面, 高速路对彩色沥青混凝土路面的使用就是看中了其抗滑性能。

总结

通过对彩色路面性能的了解和认识, 彩色路面具有施工成本低、强度高、耐磨性强、抗滑性强等特点, 可见彩色路面在未来道路建设的应用具有良好的发展前景。

摘要：现代道路的发展对路面提出了越来越高的要求, 不仅仅满足通行这一基本要求, 更要求路面具有安全、经济、舒适的功能和使用品质。良好的抗滑性能可以减少交通事故隐患, 并兼具视觉美感因此被广泛的应用。本文从对彩色路面的分类以及不同分类的彩色路面优点介绍入手, 对彩色路面性能进行介绍分析, 尤其是对彩色路面的抗滑性能进行了介绍。

关键词：彩色路面,路面性能,抗滑性能

参考文献

[1]路俊杰.彩色路面技术及其应用[J].福建建设科技:2013

[2]王良艳;韩道均;陈仕周.彩色路面铺装技术及发展概述[J].石油沥青:2009

抗滑性能 第7篇

1 影响沥表路面抗滑性能的因素

路面抗滑性能的大小,用道路表面摩擦系数来评价,而路面石料的性质、颗粒级配、交通状况、路面潮湿程度、滑溜性污染和沥青性质与用量等决定摩擦系数的大小。

1.1 石料的性质

矿料的表面微观结构对于路面的抗滑性能有很大的贡献,在行车速度较低时这种作用更加突出,而路面的宏观结构在保证高速行车时的抗滑能力则具有决定性意义。因此,保证矿料的微观结构和路面的宏观结构在较长时间里保持在一定的水平之上,是提高路面抗滑特性的一个很重要的切入点。

道路表面的纹理构造是由混合料构成的,因而混合料的组成必然影响路面的抗滑性能。其中,最主要的是石料的物理性能(如磨光值、磨耗值和压碎值)。石料的磨光值是评价路面微观构造水平的指标,它反映石料抵抗被磨光能力的大小,磨光值大的石料在轮胎的长期作用下,能长时间保持其粗糙微观的构造,保持路面有较大湿抗滑力。石料的磨耗值是评价石料抵抗摩擦、撞击和剪切等综合作用的性能指标。石料的压碎值是评价石料抵抗压碎性能的指标。路面石料长期受轮胎的摩擦、冲击和碾压等综合作用,要维持较高水平的抗滑能力,要求石料在轮胎作用下,不至于磨损太大,压碎太多。因此,《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)要求高速公路沥青面层石料压碎值不大于26%,磨耗值不大于28%。

1.2 沥青结合料

沥青的品质对路面抗滑也有一定影响。就沥青种类而言,煤沥青路面摩擦系数较高,石油沥青次之。路面混合料中如果沥青的粘度太低,就会容易自由流动而形成光面,危及交通安全;沥青的含腊量太高,则其温度敏感性较强,夏季容易泛油,冬季容易开裂,并且与骨料的粘结力差,骨料容易松动脱落。

当沥青混合料中的空隙率比较大时,常由于水的存在和环境因素的作用而导致沥青从矿料表面剥落,或是沥青过早老化,从而使抗滑表层的寿命缩短,因此,抗滑表层应使用重交通道路石油沥青,必要情况下应考虑对沥青进行改性,以提高某一方面的性能,选用沥青种类和标号一定要结合工程所在地的气候温度状况。

对于一定级配的矿料组成,总有与之对应的最佳沥青用量。当实际用量过大时,被结构沥青包裹的矿料之间的自由沥青量增多,颗粒间粘附性差,较易产生相对滑移,从而导致结构稳定性较差,尤其在高温季节车轮荷载的作用下容易产生车辙、拥包等变形破坏,使得高速行车的刹车制动效率相对降低,惯性增大,车辆不易控制,事故危险性增加;同时由于车轮荷载的压密作用,造成多余的自由沥青被挤出到路面表层,一方面造成混合料空隙率的减少,降低了路面的宏观构造深度,另一方面沥青膜将原先裸露的集料包裹起来,集料表面的凹槽被填平,间接降低了路面的微观构造特性,使得路面的摩擦系数降低,这些都对路面的抗滑性能造成不利影响。过小的沥青用量虽然不会减少路面的宏观构造和微观构造,但容易由于集料之间粘结力差而形成松散、剥落等病害,路面的表面状况和耐久性差,不能满足行车舒适性的要求。

1.3 矿料形状和级配的影响

沥青路面是粗、细集料与矿粉填料被沥青薄膜包裹粘结并压实组成的粘弹性结构层,粗、细集料裸露于表层而形成路面的宏观和微观构造,因此,路面的矿料形状和级配影响着抗滑表层的集料的裸露程度、尺寸大小,进而影响到路面抗滑能力的大小。实践证明,在修建高等级沥青抗滑表层时,集料应要求坚硬、有棱角,形状近似立方体;同时,粗、细集料及填料之间应依据一定的理论进行组合搭配,采用适量的沥青作为结合料,并以满足各项指标要求为控制手段,才能生产出使用性能优良的沥青混合料。传统的连续型密级配沥青混凝土(如AC)属于一种密实-悬浮结构,空隙率小,表面光滑,因此路面纹理较细,构造深度和摩擦系数均较小。而嵌压式结构是一种把抗滑表层和密水层结合起来的一种特殊的结构,即在砂粒式沥青混凝土上嵌入5～10mm抗滑性能良好的碎石,这种结构的优点是宏观构造好,耐久性也较好,因抗滑石料仅用于嵌压,所需数量少,在缺乏抗滑石料的地区不失为一种比较经济的抗滑表层类型。

近几年发展起来的开级配沥青混凝土路面(如OGFC)属于一种骨架-空隙结构,强度较高的集料之间通过相互嵌挤作用形成稳定的结构骨架,并借助于粘结性能良好的结合料而形成整体,这种结构空隙率大,可以消除或减薄水膜厚度,减少高速行车出现“水漂”的机会,同时粗糙的表面具有较大的宏观构造和微观构造,因此抗滑性能较好;目前还有一种断级配密实型沥青混凝土(如SMA等),这类沥青混合料属于骨架-密实结构,空隙率并不是太大(一般小于5%),但由于对石料的要求较高,并且集料之间相互接触而形成骨架结构,宏观构造较大,因此路面结构稳定性较好(尤其是高温性能),抗滑水平处于一个比较高的层次。

1.4 交通及气候条件

由于行车交通尤其是日益频繁的重载车辆易于磨光微米级的路面微观构造及所有的集料,因此造成路面抗滑能力的降低。在相同的时间内交通量越大,对于路面的磨光作用越明显,路面的侧向力系数SFC(由侧向力系数常规测试车SCRIM测定)越小,路面的抗滑性能越低。新修路面在开放交通的早期,抗滑能力的降低速率较快,一般在通车约1～2年后趋于稳定,究其原因,很可能是由于此时混合料已经行车碾压密实,车轮对于路面石料的磨光作用同环境对于石料的腐蚀而促成其表层粗糙度增加的趋势达到某种平衡的缘故。与交通量的影响相结合的是气候对于集料表面的连续影响。当道面处于干燥状况时,交通量的磨光度是主导的,但是当路面处于潮湿状况时,路面的粗糙度又有一定程度的恢复。在英国,夏季约有15%的时间道路是湿的,但是冬季则高达60%,英国道路研究所的研究结果表明,在一年当中抗滑值的变化可能超过25%,其最大值一般发生在冬季,而最小值发生在夏季和初秋这段时期内。因此季节对于路面抗滑特性有明显的影响,影响的大小同面层集料性质有关。考虑到所有的道路抗滑水平不可能在同一时间内完成测量,TRRL采用夏季平均侧向力系数SFC法来解决这个问题。即在限定的试验季节(5～9月)里按照合理的时间间隔获得至少3个侧向力系数SFC的平均值。这个方法虽然消耗时间较多,费用较大,但获得的数据比较可靠,可以反映公路网的实际抗滑水平。

公路交通事故中,雨天发生的事故所占比率很高,达到40%～50%。这是因为雨水在路表面积聚而形成水膜,使路面抗滑能力大幅度下降,事故率上升。下雨天水分在路表面聚积,如果排水不畅,将形成较厚的水膜,车速越高,轮胎下的水来不及排出,轮胎与路面粗、细构造之间不能充分接触,导致摩擦系数很低。根据德国的统计,潮湿路面的事故率为干燥路面事故率的2倍多。

1.5 污染性路面抗滑

污染性路面抗滑是指路肩粘土带入路面后,在车轮荷载的揉搓作用下形成了一层中间介质,干燥时它同路面粘结牢固,潮湿时在路面与轮胎接触界面形成润滑剂薄层。通过对污染性滑溜值的月变化研究表明,尽管全年范围内有干湿季节之分,但它一直维持在一个比较高的水平之上,可以使路面抗滑水平降低16～25BPN,也就是说即使原来的路面宏观、微观构造均很好,摆值可以达到50BPN以上,但受到粘土污染后,摆值仅25～34BPN,极易造成雨天的交通事故。而且污染性滑溜的清除是十分困难的,要反复洒水冲刷12～26次才能完全清除,因此,对于粘土地区这是一个不容忽视的问题。防止滑溜性污染的最有效的方法,便是切断污染源,对路肩和干线公路的出入口加以处理和保护。

1.6 车速

行驶车辆对路面抗滑水平的影响主要体现在对路面的磨光和压密作用。车速越高,车轮对路面的冲击和磨擦作用越明显,路面的微观构造下降的越快;同时由于日益增多的重载车辆的出现,较高的车速使单位时间内通过的车辆数增加,进而导致路面宏观构造深度的减小,这些都大大的降低了抗滑表层的效果,降低的幅度同集料的性质和组成有关。在潮湿状态,虽然路面的粗糙度又有一定程度的恢复,但这种恢复较之与水膜的滑溜作用要小得多,这种情况在车速较低时尚无大碍,当车速较高时,轮胎与路面界面的水膜好像润滑剂一样使路面的抗滑阻力大打折扣,极易产生“水漂”现象,严重危及行车安全。

2 沥青路面的防滑措施

首先应该选择适宜的沥青标号并控制好沥青用量;其次是注意采用坚硬耐磨、有棱角的矿料,选用适宜的矿料级配并控制细料的用量。高速公路上由于行驶速度高,车辆惯性大,需更加重视路面的抗滑性能,推荐采用AK、SAC、SMA等骨架结构,注意控制好油石比,防止因“泛油”而降低路面的抗滑性能。同时注意防止下层沥青用量过多,以免多余沥青泛上表层影响抗滑能力。

要使路面表层抗滑性能优良,除施工时用合理的构造外,还应当注意路面老化龟裂的治理方法。采用微表处进行路面预防性养护,不但色泽均匀,不产生泛油现象,而且稀浆破乳后还能形成较好的粗糙度,摩擦系数和纹理深度能满足使用要求,是一种较好的养护工艺。

3 结语

路面抗滑性能是实现高速公路安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一,道路建设和养护者应给予足够的重视。应探索出一些更好的结构类型和材料,以提高路面抗滑能力。

摘要：分析了影响高速公路沥青路面抗滑性能的因素,提出了提高路面抗滑性能的措施。

关键词：矿料,级配,沥青结合料,抗滑

参考文献

[1]李立寒,张南鹭.道路建筑材料.上海:同济大学出版社,1999.

[2]张玉强,袁业帅.高速公路沥青路面抗滑表层的性能分析[J].科学之友,2008.