影響瀝青路面抗滑性能因素的研究

周磊

(烏魯木齊繞城高速湖南代指揮部,新疆烏魯木齊 830000)

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影響瀝青路面抗滑性能因素的研究

周磊

(烏魯木齊繞城高速湖南代指揮部,新疆烏魯木齊 830000)

摘要:瀝青路面的抗滑性能是影響車(chē)輛安全行駛的關(guān)鍵性因素之一。文中根據(jù)多年工程檢測(cè)實(shí)踐,對(duì)不同路表材料及路表狀況進(jìn)行檢測(cè)分析,找出影響路面抗滑性能的關(guān)鍵因素,為提高路面的行駛安全性提供參考。

關(guān)鍵詞:公路;瀝青路面;抗滑性能;路表狀況

國(guó)內(nèi)外對(duì)瀝青路面抗滑性能的研究主要考慮上面層或磨耗層的抗滑系數(shù)。但在實(shí)際工程中,抗滑性能不僅與路表層材料有關(guān),還與路面狀況如路面潔凈程度、下雨時(shí)水膜厚度、冰凍狀態(tài)及路表溫度等有關(guān)。該文將針對(duì)這些影響路面抗滑性能的因素進(jìn)行試驗(yàn)分析,為瀝青路面抗滑性能設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 路表構(gòu)造對(duì)抗滑性能的影響

首先對(duì)不同路段瀝青路面的構(gòu)造深度和橫向力系數(shù)進(jìn)行測(cè)試,根據(jù)測(cè)試結(jié)果按照粗細(xì)構(gòu)造分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)。由于輪胎面的附著力主要由細(xì)構(gòu)造提供,粗構(gòu)造主要是在路表存在水膜時(shí)提供一些通道而使水從輪胎與路面接觸的部位迅速排出。粗構(gòu)造用構(gòu)造深度表征,若構(gòu)造深度大于0.5 mm,則認(rèn)為粗構(gòu)造處于粗糙狀態(tài)。細(xì)構(gòu)造用橫向力系數(shù)表征,若橫向力系數(shù)大于50,則認(rèn)為細(xì)構(gòu)造粗糙。

利用摩擦系數(shù)車(chē)在不同車(chē)速下進(jìn)行檢測(cè),得到路面摩擦系數(shù)(見(jiàn)圖1)。

圖1 不同路面構(gòu)造下的摩擦系數(shù)

從圖1可以看出:在不同路面構(gòu)造狀態(tài)下得到的摩擦系數(shù)不同,A型與B型、C型與D型差異較明顯,都是粗構(gòu)造存在差異,說(shuō)明路面結(jié)構(gòu)影響摩擦系數(shù)的主要因素是粗構(gòu)造。隨著車(chē)速的增加,A型的摩擦系數(shù)下降不明顯,而D型車(chē)速增加1倍其摩擦系數(shù)降低近1倍。

2 路面潔凈程度對(duì)抗滑性能的影響

中國(guó)不管是高速公路還是其他等級(jí)公路,在環(huán)保方面都存在一些問(wèn)題。很多車(chē)輛攜帶或撒落砂土,對(duì)路面表面構(gòu)造造成一定影響。在干燥路面狀態(tài)、25℃條件下,利用擺式儀檢測(cè)路表砂粒量對(duì)路面摩擦系數(shù)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 路面潔凈程度對(duì)摩擦系數(shù)影響

從圖2可以看出:路面的砂含量對(duì)路面摩擦系數(shù)的影響較大,對(duì)不同路面結(jié)構(gòu)的影響存在一定差異。砂含量較少時(shí),砂填充瀝青混合料表面的空隙,使摩擦系數(shù)降低較大。隨著其含量的增加,存在多余的砂,這些砂能提高路表的摩擦系數(shù)。但超過(guò)一定量后,路表摩擦系數(shù)下降,這主要是由于過(guò)多的砂粒在路表形成一個(gè)相對(duì)不穩(wěn)定的夾層。不同類(lèi)型瀝青路面摩擦系數(shù)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)有差異,但規(guī)律一致。因此,不管是從抗滑角度來(lái)講,還是為保證路面耐久使用,都要避免砂土覆蓋。

3 測(cè)試時(shí)路面溫度對(duì)摩擦系數(shù)的影響

按照規(guī)范要求分別成型AC-16、SMA-16及OGFC-13試件,放入不同溫度控制箱中,利用擺式摩擦儀測(cè)試試件在-20～40℃時(shí)的擺值,然后通過(guò)回歸曲線轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的路面摩擦系數(shù)(見(jiàn)圖3)。

圖3 不同溫度下瀝青路面的摩擦系數(shù)

從圖3可看出:3種類(lèi)型瀝青路面在不同溫度下的摩擦系數(shù)的變化規(guī)律基本一致,基本上分為3個(gè)階段:1)溫度較低時(shí)(-20～-5℃),摩擦系數(shù)值隨著溫度升高而降低。究其原因,溫度過(guò)低時(shí),混合料試件表面與空氣中水分形成薄霜,擺式儀的橡膠與試件接觸時(shí),由于試件溫度過(guò)低使橡膠溫度急速降低而使其脆性增加,擺式儀橡膠與瀝青混合料的摩擦力增大,得到的擺值較大;溫度升高時(shí),試件與擺式儀溫差降低,得到的擺值逐漸降低。2)-5 ～25℃時(shí),溫度升高,摩擦系數(shù)增大。3)25℃時(shí)摩擦系數(shù)出現(xiàn)峰值,溫度再升高則摩擦系數(shù)降低,但降低幅度不是很顯著。其主要原因是瀝青在高溫條件下軟化,使擺式儀橡膠與瀝青混合料的摩擦力下降。

4 路表水膜厚度對(duì)摩擦系數(shù)的影響

據(jù)統(tǒng)計(jì),下雨天交通事故比平時(shí)多52%。這一方面與行車(chē)視距有關(guān),另一方面,由于雨天瀝青路面排水不及時(shí)而使路表水膜較厚,影響了路面的抗滑性能。對(duì)不同路面類(lèi)型下不同水膜厚度進(jìn)行模擬試驗(yàn),得到水膜厚度對(duì)摩擦系數(shù)的影響(見(jiàn)圖4)。

從圖4可以看出:不同的路面隨著水膜厚度的增加,路表摩擦系數(shù)下降。對(duì)于AC-16和SMA路面,水膜厚度小于0.05 mm時(shí),其摩擦系數(shù)下降顯著;OGFC路面摩擦系數(shù)則在0～0.1 mm時(shí)下降較明顯。當(dāng)水膜厚度超過(guò)一定值(0.2 mm)時(shí),雖然摩擦系數(shù)下降,但不是很明顯。在相同水膜厚度條件下,OGFC路面的抗滑性能優(yōu)于其他兩類(lèi)路面。

圖4 不同水膜厚度對(duì)瀝青路面摩擦系數(shù)的影響

路面處于干燥狀態(tài)時(shí),受水的影響,形成很薄的水層,該水層對(duì)路表的空隙進(jìn)行填充,在輪胎和路面之間產(chǎn)生一定的潤(rùn)滑效果,同時(shí)還存在一定的空隙,輪胎不能形成很大的壓應(yīng)力將水排開(kāi),因而在這個(gè)過(guò)程中摩擦系數(shù)降低較快。但隨著水膜的增厚,這種影響降低。OGFC由于其排水能力較好,水膜厚度小于0.1 mm時(shí)摩擦系數(shù)降低,但其摩擦系數(shù)明顯高于其他類(lèi)型瀝青路面。

5 路面冰凍對(duì)摩擦系數(shù)的影響

對(duì)AC-16、SMA-16、OGFC-13表面噴水冰凍,在-10℃條件下測(cè)定無(wú)冰、冰全部覆蓋和部分冰覆蓋(試件50%左右棱角突出,沒(méi)有覆蓋冰層)時(shí)路面的抗滑值BPN,通過(guò)回歸關(guān)系得到其摩擦系數(shù)。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同冰凍條件下路面的摩擦系數(shù)

從表1可以看出:隨著冰凍的加深,3種路面的摩擦系數(shù)都降低,與正常條件下相比,路面抗滑性能基本上都降低50%,這是對(duì)路面安全性能的致命危害。3種路面中,OGFC在冰凍條件下的抗滑性能最不理想。

6 結(jié)論

在表層材料粗細(xì)構(gòu)造時(shí)加速行駛、路面覆蓋部分冰層、路表粗構(gòu)造填充較多的砂時(shí)路面抗滑性能下降50%左右;水膜厚度對(duì)抗滑性能的影響較大,當(dāng)水膜厚度達(dá)到0.2 mm時(shí)其抗滑性能基本保持穩(wěn)定;溫度對(duì)抗滑性能的影響不是很顯著?？赏ㄟ^(guò)鋪筑粗、細(xì)構(gòu)造都粗糙的瀝青混合料、保證路表潔凈等措施提高路面的抗滑性能;對(duì)于冰凍,則可采取限制交通、限制車(chē)速等措施。

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收稿日期:2015-08-26

中圖分類(lèi)號(hào):U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1671-2668(2016)02-0096-02