瀝青路面抗滑性能影響因素分析與改進(jìn)措施

段 青 胡軍偉

0 引言

隨著高速公路在國(guó)家公路網(wǎng)中所占比例的逐年增大，現(xiàn)代交通的快速、重載、車輛渠化等特征日漸明顯，高速公路交通事故率盡管低于低等級(jí)公路和城市道路，但因車速高、汽車部件及駕駛員的疲勞駕駛、不良天氣原因等，高速公路的交通事故具有破壞車輛多，重大事故比例大的特點(diǎn)，這對(duì)行車安全性提出了更高的要求，提高瀝青路面抗滑能力、謀求最短的剎車制動(dòng)距離(尤其是濕滑路面條件下)成為擺在道路科技和養(yǎng)管部門面前的一個(gè)迫在眉睫的任務(wù)。

1 路面抗滑性能不足的原因

1.1 路面礦料性能差

石灰?guī)r屬堿性材料，同石油瀝青的粘附性能優(yōu)于酸性礦料，大多數(shù)工程技術(shù)人員利用石灰與瀝青粘附力強(qiáng)的特點(diǎn)保證施工質(zhì)量，因而多數(shù)采用石灰?guī)r作為路面礦料。但石灰?guī)r硬度低，耐磨性能差，用其修筑路面，抗滑性能難以保證，已建成的公路使用結(jié)果表明，石灰?guī)r做礦料修筑的路面抗滑性較石英質(zhì)巖類差。使用經(jīng)驗(yàn)表明，石灰?guī)r做瀝青礦料的摩擦系數(shù)，隨時(shí)間基本成幾何級(jí)數(shù)衰減:對(duì)于二級(jí)路面，1年之內(nèi)摩擦系數(shù)FB值已降至2/3，2年內(nèi)約降至30，而花崗巖類的酸性石料基本上按指數(shù)規(guī)律變化，1年內(nèi)FB只降至1/7左右，3年或4年后才為1/4，達(dá)到40左右，因而兩者衰減差距很懸殊。若一定用石灰?guī)r等堿性礦料，那么應(yīng)該采用技術(shù)措施加以彌補(bǔ)。總之作為路面表層礦料，不僅要從粘結(jié)力方面考慮，亦應(yīng)考慮抗滑耐磨性能。

1.2 表層礦料規(guī)格偏小，瀝青用量偏大

目前道路路面施工中的瀝青表處和嵌入式路面，都為下大上小的嵌縫石料，路面表層用小石屑封面(3mm～5mm)，這些細(xì)料與瀝青粘結(jié)易形成致密的光面，保證不了路面的宏觀構(gòu)造深度。目前二、三級(jí)路面的混合料表層也多成細(xì)粒式結(jié)構(gòu)，抗滑性能低。另外，由于低標(biāo)號(hào)瀝青低溫抗裂性差，因此在路面修建時(shí)多用較高標(biāo)號(hào)瀝青，高標(biāo)號(hào)瀝青雖然抗裂性能相對(duì)好，但由于粘度低，熱穩(wěn)性差，容易泛油，用于路表往往形成致密油面，從而降低了路面抗滑能力。特別是采用層鋪法施工時(shí)用油量大，泛油更嚴(yán)重，更難保證路面的抗滑能力。

1.3 路面污染

現(xiàn)有瀝青路面多數(shù)為砂土質(zhì)路肩，由于風(fēng)吹和車帶泥土很易污染路面，影響路面的構(gòu)造深度，雨天易形成一層潤(rùn)滑膜。受污染的路面經(jīng)測(cè)試摩擦系數(shù)可降低5～20。

1.4 養(yǎng)護(hù)不當(dāng)

瀝青路面營(yíng)運(yùn)數(shù)年后，因?yàn)r青老化而出現(xiàn)裂縫，對(duì)此病害需要進(jìn)行治理。目前治理病害用油砂(石屑)噴撒封層，施工后車輪帶走很多石料，形成致密的光滑面，路面光平滑溜，雖然防滲能力提高，但行車安全性下降。局部修補(bǔ)時(shí)，大小石子填在坑中后，用行駛汽車碾壓，有的石料被拋在坑外，這種修補(bǔ)方式絕對(duì)不可能確保原來(lái)的抗滑性能。另外，由于部分瀝青路面的路肩為土路肩，風(fēng)吹或車輪帶動(dòng)等原因，泥土進(jìn)入路中污染路面，影響路面的構(gòu)造深度，雨天形成一層潤(rùn)滑膜，以致容易發(fā)生交通事故。

2 提高路面抗滑性能的措施

2.1 選擇合適的材料

瀝青表面層中的集料直接承受車輪荷載的沖擊和磨損作用，集料或石屑的微觀粗糙度較好，顆粒的凸起部分就能穿透水膜和輪胎接觸，從而保證車輛行駛時(shí)路面的抗滑性能。為了保證表層集料的微觀粗糙度的耐久性，除需要滿足一般路面集料的技術(shù)要求外，還必須滿足石料磨光值、磨耗值和沖擊值的要求。

2.2 選擇能形成良好宏觀構(gòu)造深度的結(jié)構(gòu)

車輛在高速行駛時(shí)，路表有良好的宏觀紋理，可以使大量的雨水?dāng)U散，集料顆粒穿透車輪下形成的水墊和輪胎接觸，提供抗滑性能。而這種宏觀紋理的形成與表層的結(jié)構(gòu)類型和集料級(jí)配有著重要的關(guān)系。

目前國(guó)內(nèi)常用的提高路表抗滑性能的混合料類型主要有以下幾種:

1)采用改良的復(fù)合集料密級(jí)配瀝青混凝土。這種類型的混凝土比較密實(shí)，孔隙率介于6%～10%。但混凝土中粒徑在10mm以上的粗集料采用抗磨光的酸性石料，占總料量的30%～50%，細(xì)集料和礦粉仍采用堿性石灰?guī)r，其特點(diǎn)是既可增加油石的抗剝落性，又可充分利用兩種石料抗磨耗能力的差值，使路面在不均勻的磨損情況下，獲得較長(zhǎng)時(shí)間的抗滑效果。這種結(jié)構(gòu)類型可以用馬歇爾試驗(yàn)來(lái)確定穩(wěn)定度、流值和最佳油石比，鋪筑厚度一般為2cm～4cm。

2)采用開(kāi)級(jí)配多碎石瀝青混凝土。這種瀝青混凝土鋪筑的路面表層宏觀構(gòu)造深度大，孔隙率在10%以上，碎石含量較多，可達(dá)55%～75%，但不能用馬歇爾試驗(yàn)確定其穩(wěn)定度和最佳油石比，需要憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行試拌試壓，一般油石比為3.8%～5.5%，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、交通量和所采用瀝青標(biāo)號(hào)等條件確定具體數(shù)值。這種面層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是構(gòu)造深度大，但透水，需在其下面鋪筑防水層，以防透水浸害路面底層。該路面表層鋪筑厚度一般為2cm～4cm。

3)采用在熱瀝青砂層上嵌壓抗滑石料。這種結(jié)構(gòu)類型是把抗滑表層和密水層結(jié)合起來(lái)的一種特殊結(jié)構(gòu)，施工方法是在下面層上鋪筑一層1.5cm厚的LH-5型砂粒式瀝青混凝土，然后用8 t壓路機(jī)輕壓1遍，趁熱將拌有2.0%～3.5%瀝青的10mm～15mm的熱抗滑石料均勻地撒布在瀝青砂上，用壓路機(jī)碾壓，使石料的1/2～3/4嵌入瀝青砂中，然后在嵌壓石料孔隙間撒布干砂，再用壓路機(jī)碾壓成型。這種結(jié)構(gòu)類型的特點(diǎn)是宏觀構(gòu)造深度大，抗滑石料用量少，這對(duì)缺少抗滑石料地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益顯著。但在施工中要注意各道工序必須緊密配合，趁熱進(jìn)行。其鋪筑厚度一般為1.5cm ～2.0cm。

4)采用倒裝結(jié)構(gòu)瀝青表面處治層。這種類型是將現(xiàn)行規(guī)范中表處路面最后一次嵌縫用封面料倒裝施工，下層采用粒徑3mm～5mm 的石灰?guī)r石屑，用油量1.2 kg/m2～1.4 kg/m2，上層采用粒徑8mm～10mm的抗滑石料，用油量1.5 kg/m2～1.7 kg/m2，使抗滑石料壓入底層1/2～2/3。封面料可采用60%的酸性石料同40%的堿性石料摻配，以利用兩種石料的抗磨耗能力差值，獲得較長(zhǎng)期的抗滑效果。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是:宏觀構(gòu)造好，紋理深度大，抗滑石料用量少，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)低，可見(jiàn)度好，不眩目，其鋪筑厚度一般為1.5cm～2.0cm。

2.3 表面活性劑的應(yīng)用

抗滑性能好的集料有耐磨的優(yōu)點(diǎn)，但其中多數(shù)屬于酸性石料，同瀝青的粘結(jié)力相對(duì)來(lái)說(shuō)不如堿性石料好。實(shí)驗(yàn)證明粘附等級(jí)不低于3級(jí)的可以直接使用，如低于3級(jí)者，為提高其抗剝落性能，應(yīng)摻加表面活性劑。

2.4 施工控制

1)平整度。抗滑表層平整度要求從基層抓起，對(duì)各結(jié)構(gòu)層的最大不平整度限制如下:基層應(yīng)小于10mm;上、下面層應(yīng)小于5mm;抗滑表層應(yīng)小于3mm。

2)對(duì)油石比和瀝青混合料施工溫度的控制。油石比要求誤差控制在±0.3%以內(nèi)。瀝青混合料施工溫度要求:出廠溫度控制在140℃ ～160℃;攤鋪溫度應(yīng)大于120℃;初壓溫度應(yīng)大于100℃;終壓溫度應(yīng)大于70℃。

3)接縫處理。在攤鋪混合料時(shí)，對(duì)接縫處要清除塌落或未充分壓實(shí)部分，以確?？p邊整齊順直，待涂刷粘層瀝青后再接著攤鋪新的混合料并碾壓。

4)對(duì)嵌壓式結(jié)構(gòu)的施工要求。嵌壓式結(jié)構(gòu)是在下面層上鋪筑一層厚1.5cm的砂粒式瀝青混凝土(LHS)，然后用8 t壓路機(jī)輕壓一遍，緊接著將拌有2%～3.5%瀝青的10mm～15mm的熱石屑，按6 kg/m2～8 kg/m2耐均勻撒鋪在瀝青砂上，趁熱用壓路機(jī)碾壓2遍，使石屑3/4嵌入瀝青砂中，然后撒上一層干砂，使其填滿石屑的空隙，再用12 t壓路機(jī)碾壓成型，待路面冷卻后即可開(kāi)放交通。

對(duì)嵌壓式結(jié)構(gòu)在施工中還應(yīng)注意如下幾點(diǎn):

a.各工序間要緊密配合，趁熱進(jìn)行;

b.嵌壓石料要選擇磨光值大的均勻顆粒，拌勻后要趁熱運(yùn)到工地;

c.瀝青砂要按照馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)控制用油量;

d.撒砂后應(yīng)及時(shí)碾壓，使其通過(guò)砂來(lái)增強(qiáng)瀝青砂的壓實(shí)度，并能減少石屑被壓碎，減慢瀝青砂的降溫速度;

e.石屑要撒布均勻。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)選擇合適的材料，選擇能形成良好宏觀構(gòu)造深度的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用表面活性劑，加強(qiáng)施工控制來(lái)提高路面抗滑性能。

［1］ 曾永旺.提高低等級(jí)公路瀝青路面抗滑能力的技術(shù)措施［J］.湖南交通科技，2005(1):42-43.

［2］ 白鴻蓮.提高瀝青路面抗滑性能的措施［J］.山西交通科技，2003(3):31-32.

［3］ JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.