沥青路面的抗滑性能影响因素研究_毛川.pdf

运输经理世界道路工程与技术1沥青路面的抗滑性能评价方法与试验方案1.1 沥青路面抗滑性能评价方法影响沥青路面的因素包括自然环境温湿度、路面服役寿命、集料类型、结构类型、混合料级配等，有些因素难以精准控制，故该研究选定混合料级配、集料类型、环境温湿度作为影响因素，通过对试验因素进行控制，探究其与变量之间的内在关联。室内沥青路面模拟试验便捷性高，因素可控，为相关变量关系探究提供了可操作性。本文以 公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E202011）为基础，采用轮碾法成型的车辙板试件模拟沥青路面，并探究不同因素变化对沥青路面抗滑性能的影响1。1.2 沥青路面抗滑性能检测技术根据 公路路基路面现场测试规程（JTG 34502019）标准，评估沥青路面抗滑性能的指标包括抗滑值 BPN 和构造深度 TD，结合相关要求分别选取摆式摩擦仪法和手动铺砂法进行 BPN 和 TD 检测。车辙板试件模拟沥青路面进行抗滑性能试验检测时，为防止集料分布不均导致测量误差，于试件中心划定 11cm6cm 区域作为测试区域，对区域进行重复测量，将测量均值作为最终结果评估抗滑性能，对不同影响因素分别选取 4 块区域进行测试，4 块区域编号为 A、B、C、D。2沥青路面集料类型、混合料级配对抗滑性能的影响2.1 集料类型试验结果证实沥青路面的抗滑性能与路面摩擦系数相关，路面集料表面纹理的粗细决定了集料粗糙程度和轮胎与路面的摩擦系数。本文试验中选定花岗岩、玄武岩、石灰岩三种集料按照 AC-13 型级配进行试样配置2。抗滑性能测试结果如表 1、表 2 所示。表 1 不同集料类型试件 BPN 测试结果表序号123集料类别玄武岩石灰岩花岗岩试件编号A45.5042.2037.30B45.1041.8036.80C45.7042.2037.10D44.8042.4037.20平均值45.2842.1537.10表 2 不同集料类型试件 TD 测试结果表序号123集料类别玄武岩石灰岩花岗岩试件编号A0.590.620.61B0.620.610.59C0.610.620.62D0.620.630.62平均值0.610.620.61第一，以玄武岩为基础制备的试件具备较好的抗滑 性。对 表 1 内 容 分 析 可 知，玄 武 岩 抗 滑 值 水 平 最高，花岗岩抗滑值最低。玄武岩以细粒结构为主，岩石之间表面接触面积大，抗摩擦性能良好，导致沥青路面 BPN 值较大，路面抗滑性能突出，故在沥青路面集料选择时应优先选择玄武岩材质3。第二，集料材质硬度越高，提升沥青路面抗滑性的效果越好。研究结果证实，玄武岩、花岗岩、石灰岩母岩饱和单轴抗压强度均大于 50MPa，且三种集料的耐磨性水平均较高，TD 值相差不大，石灰岩母岩硬度越高，提升沥青路面抗滑性的效果越好4。沥青路面的抗滑性能影响因素研究毛川（贵州顺康检测股份有限公司，贵州 贵阳 550001）摘 要：为了对集料磨损度、路面构造深度进行准确评估，基于工程实践，针对沥青混合料材料特征、使用环境差异，在试验室内进行轮碾法成型车辙板试件抗滑值和构造深度检测，探究不同集料类型、环境温湿度、混合料级配因素变化情况下沥青路面抗滑性能的变化特点，以此与相关技术人员探讨。关键词：沥青路面；抗滑性能；构造深度中图分类号：U416.217文献标识码：A25运输经理世界道路工程与技术2.2 混合料级配集料表面纹理粗细程度对沥青混合料抗滑性能有显著影响，混合料级配也会影响集料表面纹理凹凸程度从而对其抗滑性能产生影响，对集料类型、纹理粗细进行合理控制能够有效提升混合料的摩擦系数，改善其抗滑性能，并在一定程度上提升其排水能力。本文以玄武岩作为集料，按照 AC-13 型确定配合比，通过对制备的沥青混合料进行 BPN、TD 测试，探究粗细集料比例、形成粗纹理差异与沥青混合料抗滑性能之间的关系，配合比与级配分布曲线如图 1 和表 3 所示，配合比与 BPN、TD 的关系如图 2 所示。图 1 三种混合料级配分布曲线图图 2 三种配合比方案与 BPN、TD 的关系曲线图表 4 不同粒径集料占比试件的 BPN 测试结果表序号123集料类别配合比（1）配合比（2）配合比（3）试件编号A43.1044.5047.20B43.1044.8046.80C42.8044.7047.10D42.7044.6047.10平均值43.1044.7047.20表 5 不同粒径集料占比试件的 TD 测试结果表序号123集料类别配合比（1）配合比（2）配合比（3）试件编号A0.4600.6200.710B0.4900.6100.720C0.4700.5800.690D0.4800.5900.720平均值0.4900.6200.720第一，由图 2 分析可知，配合比 3 中粗集料占比最大，试件 BPN 水平最高，其抗滑性能最好，配合比 1 到配合比 3 粗集料的占比逐渐增加，而试件 1 到试件 3的 BPN 水平逐渐增大，粗集料含量越多，其形成的粗纹理表面积越大，越能促进橡胶块与试件表面的接触，从而获得更大的摩擦系数5。第二，由表 4 和表 5 分析可知，随着混合料中的粗集料占比增加，TD 值变大。粗集料的粒径较大，其表面接触点多，可形成骨架嵌挤结构增加空隙比，增加车辙板试件表面构造深度。由此可见，沥青混合料中的粗集料数量越多，沥青表面的粗纹理面积越大，骨料间隙水平越高，以该配合比为基础铺筑的沥青路面抗滑性能越突出6。3沥青路面环境对抗滑性能的影响3.1 路面温度相关资料研究结果显示，路面温度上升 10，其摩擦系数下降 0.1，本文结合目标区域的气候条件，按照 5间隔选定 540温度条件，探究温度变化与沥青路面抗滑值 BPN 之间的关系，根据测量结果进行BPN 温度变化曲线的绘制，如图 3 所示。序号123配比类别配合比（1）配合比（2）配合比（3）通过下列筛孔（mm）的质量百分比（%）16.00.00.00.013.202.04.08.09.5014.016.020.04.75024.025.027.02.36022.021.019.01.1803.04.06.00.6010.08.04.00.307.06.04.00.1506.06.06.00.07505.04.02.0表 3 三种混合料级配表26运输经理世界道路工程与技术图 3 抗滑值随温度变化曲线图由图 3 分析可知，随着温度升高，试件的抗滑性能下降，且不同温度区间内的降低幅度有所差异。第一，10以下，试件 C 和试件 D 的降低速率最大值为0.2，试件 A 和试件 B 的降低速率最大值为 0.4；第二，1040范围内，试件降低速率最大值为 0.5。由此分析可知，低温条件下，制备车辙板试件材料硬度值较高，导致其摩擦系数大于常温条件下；温度升高时，材料本身的摩擦系数减少，其抗滑值水平降低。由此可见，应加强高温天气下沥青路面的养护，降低交通事故发生概率，确保行车安全7。3.2 路面湿度对湿度与沥青路面抗滑性能进行研究，将湿度范围控制在 10%100%，利用车辙板试件与摆式摩擦仪橡胶块反复摩擦，试验室内温度稳定设定为 20，按照 10%的梯度差异控制室内湿度值，探究抗滑值与湿度水平之间的关系。获得车辙试件在不同湿度条件下的抗滑值，并绘制抗滑值湿度曲线，如图 4 所示。图 4 抗滑值随湿度变化曲线图由图 4 分析可知：随湿度水平增加，车辙板试件BPN 值降低且不同湿度范围内其降速有所差异。第一，湿度为 10%时，沥青路面 BPN 值为 48，湿度为 50%时，BPN 值 为 46，在 此 范 围 内，BPN 降 速 最 高 值 为0.2，证实该湿度范围内，试件表面未形成水膜，试件与橡胶块之间接触完整，抗滑性能较高；第二，湿度为80%时，BPN 水平为 37，湿度范围 50%80%时，BPN值最大降速为 0.4，试件表面形成了水膜，试件与橡胶块之间接触面积减少，抗滑性能降低；第三，湿度大于80%时,BPN 值为 34，最大降速为 0.2，表明水膜厚度增加，试件抗滑性能持续下降。由此可见，对沥青路面排水设施进行合理布设，是保障路面抗滑性能的关键8。4结论本文通过改变集料类型、混合料级配、环境温湿度探究沥青路面抗滑性能的影响因素，结论如下：第一，玄武岩沥青混合料的抗滑值水平明显高于花岗岩和石灰岩，通过优化混合料选材，选用玄武岩铺筑沥青路面能有效提升路面抗滑性能。第二，粗集料在混合料中的比例越大，碾压成型后的车辙板试件 BPN、TD 值越大，以该材料铺设的沥青路面抗滑性能越突出。第三，温度和湿度增加，车辙板试件抗滑值降低，沥青路面抗滑性能下降，湿度在 50%80%之间时，沥青路面的抗滑值降速较小。参考文献：1陈丽.温度对沥青路面抗滑性能的影响J.交通世界，2022（35）：37-39.2宋志恒.不同矿料掺量下的沥青路面抗滑性能试验研究J.交通世界，2022（32）：20-22.3徐志祥，吁新华.高速公路隧道路面抗滑性能分布规律及养护关键技术研究C/中国公路学会，世界交通运输大会执委会，西安市人民政府,陕西省科学技术协会.世界交通运输工程技术论坛（WTC2021）论文集（上）.北京：人民交通出版社，2021：122-128.4刘伟.沥青路面抗滑表层抗滑性能评价J.交通世界，2022（32）：75-77+81.5孙雪伟，金光来，高培伟，等.沥青路面抗滑性能发展规律及技术需求分析J.交通科技，2022（5）：34-39.6王学文，徐志祥.高速公路就地热再生沥青路面抗滑性能衰减规律及原因分析J.福建交通科技，2020（6）：42-45.7蔡正森，许新权，吕明敏，等.隧道水泥路面复做构造法抗滑性能提升研究C/中国公路学会.全国第二届品质工程论坛暨惠清高速公路绿色科技示范工程现场观摩会论文集.出版者不详，2019：235-241.8邹无边.沥青路面抗滑性能现场检测J.交通世界，2022（36）：41-43.作者简介：毛川（1993-），男，汉族，贵州凤冈人，本科，助理工程师，研究方向：公路工程试验检测27