基于不同混合料類型的瀝青路面橫向力系數(shù)溫度修正試驗(yàn)研究

鄧星鶴

(1.廣東華路交通科技有限公司 道路研究所， 廣東 廣州 510420; 2.公路交通安全與應(yīng)急保障技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心， 廣東 廣州 510420)

基于不同混合料類型的瀝青路面橫向力系數(shù)溫度修正試驗(yàn)研究

鄧星鶴1,2

(1.廣東華路交通科技有限公司 道路研究所， 廣東 廣州 510420; 2.公路交通安全與應(yīng)急保障技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心， 廣東 廣州 510420)

采用SCRIM測試系統(tǒng)在不同路表溫度下對不同混合料類型的瀝青路面進(jìn)行橫向力系數(shù)測試，得到不同混合料類型的瀝青路面橫向力系數(shù)與路表溫度的相關(guān)關(guān)系，并給出相應(yīng)的溫度修正公式。

瀝青路面； 橫向力系數(shù)； 溫度； 修正

0 引言

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50 — 2006)規(guī)定高速公路表面層抗滑性能以橫向力系數(shù)SFC60和路面宏觀構(gòu)造深度TD(mm)為主要指標(biāo)。《公路路基路面測試規(guī)程》(JTG E60 — 2008)規(guī)定采用工作原理和結(jié)構(gòu)與SCRIM測試車相同的橫向力測試系統(tǒng)進(jìn)行路面橫向力系數(shù)采集；同時規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的測試速度為50 km/h±4 km/h，標(biāo)準(zhǔn)的測試溫度為20 ℃±5 ℃，在其他速度和溫度下測得的SFC值均應(yīng)轉(zhuǎn)換至標(biāo)準(zhǔn)速度、溫度下的等效SFC值，并給出了相應(yīng)的修正公式。在SFC測值速度修正方面，國內(nèi)對其修正公式較為認(rèn)同，而在其溫度修正中卻遇到諸多問題。如同一樣本在不同溫度下其SFC修正值差別較大(見圖1、圖2)，不能反映路面的真實(shí)抗滑性能，給路面抗滑性能評價以及路面養(yǎng)護(hù)維修帶來極大的困擾。國內(nèi)部分研究人員也對此進(jìn)行了相關(guān)研究，給出了相應(yīng)的溫度修正公式，但結(jié)果仍不盡人意。同時，測試規(guī)程及相關(guān)研究人員均未考慮溫度對不同類型混合料的瀝青路面SFC測值的影響。

圖1 某高速AK — 16型瀝青路面SFC測值

圖2 某高速AC — 13型瀝青路面SFC測值

本文結(jié)合溫度對橫向力系數(shù)測試結(jié)果的影響分析，采用SCRIM橫向力系數(shù)測試車對不同路面類型的高速路面進(jìn)行測試，以尋求更合理的溫度修正公式。

1 溫度對SFC測試的影響

普遍認(rèn)為溫度對測試輪胎和路面抗滑性能均存在影響。SCRIM橫向力系數(shù)測試輪胎為橡膠光面充氣輪胎，環(huán)境溫度對輪胎的硬度、彈性和韌性存在影響，其彈性和硬度的差異將直接影響到SFC測值的變化，有研究表明，溫度越低，輪胎與路面的摩擦力越大，使測試值偏大；而溫度升高時，瀝青路面瀝青會發(fā)生一定程度的軟化，致使測試輪胎發(fā)生滑溜，使測試值偏小。另SCRIM系統(tǒng)在英國當(dāng)?shù)氐臏y試數(shù)據(jù)也表明：SFC月平均測值在夏季達(dá)到最低，冬季達(dá)到最高。即夏季對于路面抗滑是最不利季節(jié)。

2 路表溫度影響試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方案

測試原則： ①對廣東省內(nèi)常見的瀝青路面類型進(jìn)行橫向力系數(shù)測試； ②各路段在不同路表溫度下進(jìn)行測試； ③各路段的SFC值應(yīng)均有分布； ④其余測試條件應(yīng)保持不變(灑水量、測試速度等)。

測試設(shè)備： SCRIM橫向力系數(shù)測試車。

測試路段：廣東省4條高速項(xiàng)目，其路面類型分別為AK — 16、AC — 13、SMA — 13、微表處，以上各路段各取10 km。

測試車道：因慢車道存在一定程度的車轍病害，測試位置偏離輪跡帶30 cm以內(nèi)其SFC測值差值在2～6之間，故此處選擇車轍深度較小的超車道進(jìn)行測試。

測試時間/溫度： 6月份早上7點(diǎn)、中午12點(diǎn)、下午2點(diǎn)、下午6點(diǎn)。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)上述試驗(yàn)方案對測試路段進(jìn)行橫向力系數(shù)采集，并分別按《公路路基路面測試規(guī)程》JTG E60 — 2008和某修正公式進(jìn)行修正，如表1所示。

表1顯示： ①上述4種類型的瀝青路面SFC測試值均隨路表溫度變化而變化，但路表溫度在20～45 ℃以內(nèi)時，路面SFC測值變化幅度較按測試規(guī)程修正公式和某研究的修正公式修正后的要小； ②路表溫度在20～40 ℃以內(nèi)時，AK — 16、SMA — 13型瀝青路面的SFC原始測值變化幅度不超過1，可認(rèn)為其基本保持穩(wěn)定； ③AC — 13型瀝青路面的SFC原始測值隨路表溫度升高而增大明顯。

圖3、表2顯示： 路面SFC測值與溫度的回歸方程顯示其與溫度的關(guān)系并非線性，其中AK — 16、SMA — 13、微表處路面的SFC測值均先隨溫度增加先減小后增大，AC — 13路面的SFC測試值則隨溫度升高而增大。

表1 各類型路面不同溫度下的SFC測試值路段路表溫度/℃原始測值按規(guī)范修正某修正公式修正25767878AK—16A29757776387680804577848025414242SMA—1330404343364246444344514919565655AC—1321565756285959583861666527596163微表處305760623458626239596563

圖3 各類型瀝青路面SFC測值與溫度回歸關(guān)系

表2 各類型瀝青路面SFC測值與溫度的回歸關(guān)系路面類型回歸方程相關(guān)系數(shù)R2AK—16y=0.01x2-0.64x+85.50.85SMA—13y=0.02x2-0.98x+54.60.92AC—13y=0.28x+50.60.97微表處y=0.04x2-2.75x+102.30.70

3 SFC溫度影響修正量值的確定

根據(jù)以上回歸方程可以反推出各類型瀝青路面SFC測值的溫度修正值，此處仍以20 ℃時的SFC值作為標(biāo)準(zhǔn)值。另因測試的溫度范圍不大，為確保數(shù)據(jù)的可靠性，此處僅對路表溫度15～50 ℃范圍的SFC進(jìn)行修正，具體溫度修正見表3所示。

表3 各類型瀝青路面SFC溫度修正路表溫度/℃AK—16SMA—13AC—13微表處15-1-21-62000002511-243011-373511-47401-1-65450-3-7150-2-6-9-6

4 溫度修正值驗(yàn)證

為了考察表3所示SFC溫度修正量值的可靠性，再次對同項(xiàng)目相鄰路段進(jìn)行SFC數(shù)據(jù)采集，測試速度均控制在(50±4) km/h。

表4顯示： AK — 16、SMA — 13、AC — 13在不同溫度下的測試值修正至SFC20其極差不超過1，可認(rèn)為其溫度修正可靠；微表處在29 ℃和34 ℃下測得的SFC修正至SFC20，其差值為3，認(rèn)為其溫度修正尚不理想，這和溫度修正時測試的溫度跨度較小有關(guān)?；谏鲜銮闆r，可認(rèn)AK — 16、SMA — 13、AC — 13的SFC溫度修正可用，微表處的SFC溫度修正仍需繼續(xù)進(jìn)一步擴(kuò)大其溫度測試區(qū)間。

表4 溫度修正值驗(yàn)證結(jié)果混合料類型路表溫度/℃SFCSFC20257677AK—16297778387677SMA—13254041404241AC—13255452355652微表處296865347268

5 結(jié)論

1) 溫度對SFC測值有直接影響，對于不同類型混合料的瀝青路面，其影響關(guān)系不同。

2) 得到AK — 16、SMA — 13、AC — 13型瀝青路面橫向力系數(shù)溫度修正公式。

3) 因測試條件限制，本文僅選擇4種混合料類型的瀝青路面，SFC測試的溫度跨度亦不足，得到的修正公式仍需進(jìn)一步研究。

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2016-11-15

廣東省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：科技-2014-02-007)

鄧星鶴(1986-)，男，工程師，從事道路檢測與科研。

1008-844X(2017)01-0013-03

U 416.217

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