營運客、貨車彎道制動路面瀝青混合料設(shè)計配合比研究

袁濤 李凱 李振杰 秦芝偉 鄭哲南

摘 要：本文通過對營運車輛試驗的相關(guān)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納，結(jié)合現(xiàn)有彎道制動實驗路面案例的調(diào)研，并進(jìn)行針對性的優(yōu)缺點分析并總結(jié)，確定采用瀝青混凝土材質(zhì)為基礎(chǔ)，研究并設(shè)計一種既可以滿足試驗路面附著系數(shù)，又能夠解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷的瀝青混合料。

關(guān)鍵詞：營運車輛 彎道制動 設(shè)計 瀝青混合料

Abstract：By summarizing the relevant safety technical standards of commercial vehicle testing， combined with the investigation of existing curve braking experimental pavement cases， and conducting targeted analysis and summary of advantages and disadvantages， this paper determines that asphalt concrete is used as the basis to study and design an asphalt mixture that can not only meet the adhesion coefficient of the test pavement， but also solve the existing technical defects.

Key words：commercial vehicles， curve brakes， design， asphalt mixture

1 引言

為進(jìn)一步加強營運客、貨車安全技術(shù)管理，有效遏制和減少因客、貨車安全性能不足導(dǎo)致的道路運輸安全生產(chǎn)事故，切實保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，交通運輸部組織制定了交通運輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《營運客車安全技術(shù)條件》（JT/T 1094-2016），其中第4.3.7營運客車應(yīng)滿足彎道制動穩(wěn)定性要求，滿載車輛在附著系數(shù)不大于0.5、車道中心線半徑150m、寬3.7m的平坦圓弧車道上，以50km/h的初始車速進(jìn)行全力制動的過程中，車輛應(yīng)保持在車道內(nèi)；《營運貨車安全技術(shù)條件第2部分：牽引列車和掛車》（JT/T1178.2-2019），其中第5.9條規(guī)定：牽引車輛與掛車在汽車列車（滿足企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計且不超過GB1589規(guī)定的最大外廓尺寸）滿載狀態(tài)下，在附著系數(shù)小于或等于0.5、車道中心線半徑150m、寬3.7m的平坦圓弧車道上，以50km/h的初始車速進(jìn)行全力制動的過程中，車輛應(yīng)保持在車道內(nèi)。

從相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的原文中可以得出，上述試驗對路面附著系數(shù)、車道中心線的半徑、寬度提出了明確的要求，其中路面指標(biāo)中最核心的技術(shù)參數(shù)為路面附著系數(shù)；考慮到實際使用過程中，上述路面作為汽車安全技術(shù)條件標(biāo)定的路面，其各項技術(shù)參數(shù)需長時間保持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)；特別是路面的附著系數(shù)需要較為長期的穩(wěn)定在0.4～0.5之間，同時需要具備良好的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性以及耐久性。為此，研究團隊對國內(nèi)現(xiàn)有的營運客、貨車彎道制動路面進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)調(diào)研。

2 類似項目調(diào)研

2.1 主流做法調(diào)研

經(jīng)類似工程項目的走訪與調(diào)研，附著系數(shù)0.5以下的路面，主流的做法有三種：磨光水泥混凝土路面（例-山東某試驗場）、環(huán)氧樹脂涂層（下承層為水泥混凝土路面，例-北京某試驗場）、瀝青超薄含砂霧封層處理（下承層為普通改性瀝青路面，例-鹽城某試驗場）；同時在上述路面上進(jìn)行人工或自動噴水，形成一層較為均勻的水膜，進(jìn)一步降低路面附著系數(shù)，以最終達(dá)到試驗要求的附著系數(shù)，供營運客、貨車試驗車輛進(jìn)行相應(yīng)的安全技術(shù)條件試驗。

2.2 主流做法優(yōu)缺點總結(jié)

磨光水泥混凝土路面和環(huán)氧樹脂涂層（下承層為水泥混凝土路面），由于主要受力材料為水泥混凝土，受材料本身的性質(zhì)影響，極易出現(xiàn)混凝土裂縫、錯臺，以及整體平整度不佳、水膜均勻度不夠、表面構(gòu)造深度過低等相關(guān)技術(shù)問題，從而導(dǎo)致路面附著系數(shù)一致性不高，個別點差異性過大，以及出現(xiàn)影響試驗結(jié)果的其他偶然因素。另外，環(huán)氧樹脂涂層材料，其原理是通過在原有的水泥混凝土路面涂刷環(huán)氧樹脂薄層涂料，使得環(huán)氧樹脂涂層附著于下承層的混凝土表面，從而降低瀝青混合料構(gòu)造深度，在加上其中作時，長期浸泡在水中，既存在水泥混凝土的技術(shù)缺陷問題，同時，也受制于其粘附性、材料強度不足，極易出現(xiàn)磨損、剝落、起皮，過早出現(xiàn)附著系數(shù)的不均勻問題，或者使用后，很快出現(xiàn)附著系數(shù)的明顯上升（環(huán)氧樹脂磨損）。

瀝青超薄含砂霧封層處理（下承層為普通改性瀝青路面），其原理是通過超薄含砂霧封層材料，附著于下承層的瀝青表面，從而降低瀝青混合料構(gòu)造深度，再增加混合料表面的瀝青油膜厚度，從而達(dá)到降低路面附著系數(shù)的目的。該路面采用了瀝青混凝土的下承層材料，因而，有效解決了水泥混凝土裂縫、錯臺，以及整體平整度不佳、水膜均勻度不夠、表面構(gòu)造深度過低等相關(guān)技術(shù)缺陷；但是，此類附著式的路面材料，存在與環(huán)氧樹脂涂層類似的技術(shù)缺陷，甚至瀝青油膜的強度更低，較之環(huán)氧樹脂涂層，更容易出現(xiàn)磨損、剝落、起皮等現(xiàn)象，路面附著系數(shù)的穩(wěn)定性極差，通常需要進(jìn)行頻繁的維護(hù)、核查、校準(zhǔn)工作，對汽車試驗場地的運行的連續(xù)性以及維護(hù)的成本都有著較大的影響，一旦維護(hù)管理以及場地核查的工作不及時，也容易影響營運車輛安全技術(shù)條件試驗數(shù)據(jù)，無法客觀、公正的反應(yīng)出車輛的真實試驗數(shù)據(jù)。

2.3 總體設(shè)計思路確定

結(jié)合上述路面案例，確定以瀝青路面為基礎(chǔ)，研發(fā)一種低附路面瀝青混合料，主要設(shè)計思路為，將改性瀝青混合料中，摻入光滑的小礫石，減小石料的棱角提供的路面摩擦力，即模擬被嚴(yán)重磨損后的舊瀝青路面，以此達(dá)到穩(wěn)定、可靠、耐久的低附著系數(shù)瀝青路面。

3 室內(nèi)試驗研究（瀝青混合料結(jié)構(gòu)、材料選型，基本性能指標(biāo)確定）

考慮到該路面的使用環(huán)境，需長期被水膜覆蓋浸泡，以載荷較大的營運客車、貨車彎道緊急制動試驗工況為主，受到的沖擊荷載、豎向和側(cè)向剪切力較大。故混合料結(jié)構(gòu)采用SMA結(jié)構(gòu)作為參照，采用骨架密實結(jié)構(gòu)，提高混合料的抗車轍能力，同時減小混合料空隙率，以較小的滲水系數(shù)，提高路面的耐久性，防止因長期泡水導(dǎo)致混合料脫落、飛散等質(zhì)量缺陷。經(jīng)調(diào)研并結(jié)合實際案例（昆山某汽車試驗場），純小礫石的瀝青混合料配合比，在累計使用較短時間后（約2年），試驗路面的附著系數(shù)迅速下降至0.3以下，故本次研究時，將小礫石摻入一定比例，并保留一部分棱角性較好的輝綠巖石料，以此提高瀝青混合料的耐磨程度，延長有效使用年限。

3.1 原材料選型及性能檢測

為尋找合適的材料，對廣州某項目周邊的材料開展調(diào)研，最終選定采用廣西地區(qū)的小礫石及輝綠巖。

（1）粗集料

粗集料采用10-15mm、5-10mm小礫石和10-15mm、5-10mm輝綠巖。

（2）細(xì)集料

細(xì)集料采用0-5mm石灰?guī)r。

（3）填料

填料采用礦粉。

（4）抗剝落劑

根據(jù)要求選用合適的抗剝落劑。

（5）石油瀝青

考慮到小礫石屬于酸性巖質(zhì)，且棱角性、黏附性較差，石油瀝青采用高粘度改性瀝青。

3.2 級配組成的調(diào)試

考慮路面的耐久性，面層結(jié)構(gòu)采用SMA-13，為驗證路面摩擦系數(shù)，本次試驗選用三種不同組合的配比進(jìn)行試配。

級配一：（圖1）

級配二：（圖2）

級配三：（圖3）

3.3 混合料試件室內(nèi)試驗及數(shù)據(jù)采集

經(jīng)室內(nèi)試制件試配，混合料基本性能參數(shù)檢測結(jié)果如下：

4 結(jié)語

通過上述混合料的基本性能及路用性能檢測結(jié)果得出SMA-13（小礫石）基本能夠滿足使用性能的相關(guān)要求；級配二的摩擦系數(shù)指標(biāo)可以達(dá)到設(shè)定的目標(biāo)值；考慮到室內(nèi)試件的成型工藝與現(xiàn)場施工存在一定差異，并且現(xiàn)場施工完成后，需對道路表面進(jìn)行深度打磨，直至粗骨料光滑的小礫石外露，室內(nèi)小樣的打磨工藝較之室外大規(guī)模施工的工藝有所區(qū)別。另外，根據(jù)類似工程經(jīng)驗小礫石路面在進(jìn)行初步磨合后，存在一定程度的摩擦系數(shù)下降現(xiàn)象，故最終施工生產(chǎn)配合比，可以通過室外試驗段來進(jìn)一步驗證，并結(jié)合實際情況作適當(dāng)調(diào)整。

參考文獻(xiàn)：

[1]王偉業(yè)；郭哲杰.AC小礫石路面施工工藝探討[J].《城市道橋與防洪》2013.000（011）.116-119.