防滑降噪瀝青路面磨耗層抗滑性能研究

譚利+劉威+湯顯平

摘要：為了研究防滑降噪瀝青路面磨耗層的抗滑性能，跟蹤實(shí)測了試驗(yàn)路段OGFC-13抗滑磨耗層的構(gòu)造深度與橫向摩擦系數(shù)，并與相鄰密級(jí)配瀝青路面試驗(yàn)路段面層的測量結(jié)果進(jìn)行了對比，結(jié)果表明：防滑降噪瀝青路面的構(gòu)造深度隨時(shí)間而出現(xiàn)衰減，但還是要比密級(jí)配瀝青路面的構(gòu)造深度大得多；防滑降噪瀝青路面磨耗層橫向摩擦系數(shù)出現(xiàn)持續(xù)增大的規(guī)律，與密級(jí)配瀝青路面的變化規(guī)律不一致，防滑降噪瀝青路面后期表現(xiàn)出抗滑特性優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：防滑降噪瀝青路面；抗滑性能；構(gòu)造深度；橫向摩擦系數(shù)

中圖分類號(hào)：U416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）20-0129-02

1 引言

調(diào)查研究結(jié)果表明，30%左右的道路交通事故是由于道路的原因?qū)е碌?。影響道路交通事故的主要原因除道路線型設(shè)計(jì)外還與環(huán)境條件、路面材料、路面破損程度、路面抗滑性能、路面平整度等因素有關(guān)，其中路面的抗滑性能至關(guān)重要。20世紀(jì)80年代，英國調(diào)查研究指出：路面的摩擦系數(shù)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車安全。降雨會(huì)導(dǎo)致路表面覆蓋一層水膜，由于水膜的潤滑作用，使得路面變滑，輪胎與路面的附著系數(shù)顯著降低，如果車輛行駛速度過快易產(chǎn)生“水漂”現(xiàn)象[2]，使得車輛方向失控。夜間行車時(shí)，燈光照射在路表水膜上易發(fā)生鏡面反射，造成眩光現(xiàn)象，對駕駛?cè)说男熊嚶肪€造成干擾，最終導(dǎo)致各種交通事故的發(fā)生。

為了適應(yīng)當(dāng)?shù)囟嘤隁夂?，提高路面的抗滑性能，湖南省交通科技?jì)劃項(xiàng)目在瀏陽試鋪筑了一條防滑降噪瀝青路面。防滑降噪瀝青路面以單一粒徑碎石為主，按嵌擠原理形成骨架-空隙結(jié)構(gòu)的開級(jí)配瀝青混合料，通?？障堵蕿?5%～25%，它能夠從面層的連通大孔隙向兩側(cè)排走路面雨水，減少路面水膜效應(yīng)，提高路表面的抗滑性能。

2 工程概況

試驗(yàn)路段位于湖南長沙市瀏陽S103線K67+00-K68+00段，全長1 km，寬12 m，雙向兩車道，設(shè)計(jì)車速為60 km/h，為二級(jí)公路大修改建道路。路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)為：上面層4 cm厚開級(jí)配瀝青混合料抗滑磨耗層，下面層5cm厚中粒式AC-20C瀝青混凝土，中間使用乳化瀝青作為粘層。為了保證路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，試驗(yàn)段采用中國石化SBS改性瀝青為粘結(jié)油，使用江西輝綠巖集料和 石灰?guī)r礦粉填充，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足要求。

3 試驗(yàn)與分析

試驗(yàn)路鋪完后我們在2015年的1月、4月、6月、9月、12月分別對防滑降噪瀝青路面與密級(jí)配瀝青路面進(jìn)行常規(guī)的滲水系數(shù)、3 m直尺法平整度、鋪沙法構(gòu)造深度、噪音、擺式摩擦系數(shù)等性能檢測試驗(yàn)。本論文只對兩種瀝青路面的構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)進(jìn)行比較分析。

3.1 路面構(gòu)造深度測試

兩種瀝青路面的構(gòu)造深度均采用手工鋪砂法由同一個(gè)人測定。分別選取三個(gè)典型樁號(hào)，防滑降噪瀝青路面測點(diǎn)樁號(hào)為K67+000、K67+500、K67+900，密級(jí)配瀝青路面的測點(diǎn)樁號(hào)為K66+900、K66+400、K65+900。構(gòu)造深度測量是在每個(gè)樁號(hào)的行車輪跡帶上每隔3 m測1個(gè)點(diǎn)，共測三處取均值。一年中5次測定的地點(diǎn)樁號(hào)相同，所以測量的結(jié)果具有可比性。圖1為防滑降噪瀝青路面與密級(jí)配瀝青路面一年中5次構(gòu)造深度的平均值對比圖。

從圖1中可以看出，密級(jí)配瀝青路面的構(gòu)造深度隨著道路的使用時(shí)間變化不大，線型基本穩(wěn)定，趨于水平發(fā)展；防滑降噪瀝青路面的構(gòu)造深度隨道路的使用時(shí)間顯著減小，特別是第2次和第4次較為明顯，主要因?yàn)樵诤奢d反復(fù)作用下，路面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，空隙率稍微有減小，并且該路面為二級(jí)公路，各種行駛車輛輪胎沒有進(jìn)行清理，孔隙被灰塵與垃圾堵塞，但是在第5次測試結(jié)果中可以看出，防滑降噪瀝青路面的構(gòu)造深度減小的不明顯，這與路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、車輛清潔有關(guān)，因?yàn)樵?1月和12月初期，瀏陽出現(xiàn)多雨天氣，雨水將孔隙中堵塞的部分塵土與垃圾沖走，所以，出現(xiàn)了構(gòu)造深度減小不明顯的情況。總而言之，雖然防滑降噪路面的構(gòu)造深度出現(xiàn)了衰減，但還是要比密級(jí)配的大得多。

3.2 路面擺式摩擦測試

瀝青路面的抗滑性能主要與輪胎-路面的宏觀紋理和微觀紋理有關(guān)，即與面層的使用集料、使用的混合料級(jí)配有關(guān)，一般借助擺式摩擦儀來測定，用擺值進(jìn)行計(jì)算分析，因?yàn)閿[值與抗滑性能成正比[3]。

采用擺式摩擦儀分別測定兩種瀝青路面的擺值，選取的樁號(hào)與測量構(gòu)造深度的樁號(hào)相同，在每個(gè)樁號(hào)的行車輪跡帶上每隔3 m測5個(gè)數(shù)據(jù)，共測三處。一年中5次測定的地點(diǎn)樁號(hào)相同，所以測量的結(jié)果具有可比性。圖2為防滑降噪瀝青路面與密級(jí)配瀝青路面一年中5次測試的擺值的平均值對比圖。

從圖2中可以看出：①在跟蹤觀測的一年時(shí)間內(nèi)，防滑降噪瀝青路面的摩擦系數(shù)隨時(shí)間變化而持續(xù)增大，但是在初期摩擦系數(shù)較低，主要是由于路面攤鋪初期，集料上面裹覆的瀝青較厚，在測試中，抗滑磨耗層的表面比較光滑，所以初期的摩擦系數(shù)較低。隨著車輛荷載和車輛輪胎的反復(fù)磨耗作用，集料表面的瀝青膜被磨耗變薄再慢慢的被磨耗掉，露出較多的集料，此時(shí)路面的抗滑性能主要依靠集料的棱角性與集料表面的紋理構(gòu)造，摩擦系數(shù)隨之也增大。②在觀測初期，密級(jí)配瀝青路面的擺值與防滑降噪瀝青路面很接近，防滑降噪瀝青路面的抗滑優(yōu)勢不明顯，但是在后期的觀測中可以看出，防滑降噪瀝青路面的擺值明顯高于密級(jí)配瀝青路面，超過其近20%。密級(jí)配瀝青路面的擺值出現(xiàn)初期減小，后期緩慢增大的情況，這與路面面層的瀝青混合料有關(guān)。在瀝青路面的持續(xù)使用中，集料會(huì)進(jìn)一步磨平，測試擺值會(huì)越來越小，摩擦系數(shù)越來越小，路面的抗滑性能會(huì)出現(xiàn)減弱，所以，為了保證路面的抗滑性能，在選取良好的集料與采用較好的級(jí)配和較適宜的施工技術(shù)上至關(guān)重要的。

4 結(jié)論

通過對防滑降噪瀝青路面與密級(jí)配瀝青路面的構(gòu)造深度和摩擦擺值結(jié)果的對比分析，可以得出以下結(jié)論。

（1）隨著路面服役時(shí)間的增加與有效孔隙的變化與堵塞，防滑降噪瀝青路面的構(gòu)造深度逐漸減小，出現(xiàn)了明顯的衰減，但是還是要比密級(jí)配瀝青路面的構(gòu)造深度大得多。

（2）在路面的使用初期，兩種瀝青路面的抗滑能力很接近，防滑降噪瀝青路面的抗滑性能優(yōu)勢不明顯。主要原因?yàn)榛旌狭蠟r青膜較厚，瀝青本身較光滑。

（3）從對比圖和分析結(jié)果看出，橫向摩擦力系數(shù)與構(gòu)造深度沒有明顯的相關(guān)特性。

（4）隨著路面服役時(shí)間的增加，防滑降噪瀝青路面表現(xiàn)出明顯的抗滑性能，比密級(jí)配瀝青路面的抗滑性能超出近20%，主要是由于面層集料瀝青膜被慢慢磨耗，集料的棱角與表面紋理起到抗滑作用。預(yù)測路面使用后期，路面的抗滑性能會(huì)逐漸衰減，但還是具有一定的抗滑性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]尹江華.瀝青路面抗滑表層結(jié)構(gòu)型式及抗滑性能評(píng)價(jià)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012（15）：98～100.

[2]曹東偉，劉清泉，唐國奇.排水瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，2010.

[3]佘金波.瀝青路面的抗滑性分析及OGFC抗滑表層設(shè)計(jì)[D]. 南京： 東南大學(xué)， 2005.