关于沥青路面抗滑性能的探讨

2013-08-05张玉梅

黑龙江交通科技 2013年5期

张玉梅

(贵州省公路工程集团有限公司机械化分公司)

1 沥青路面抗滑性能的影响因素

1.1 路面因素

路面的材料等因素会影响车辆与路面的摩擦力大小，路面纵向的不平整可以通过波幅以及波长表现出来。通过图1，我们可以看出在波长不同的情况下，路面性能也会有较大的差别，如果波长小于0.5 mm，路面称为微观构造，此时，路表面的摩擦系数较好，能够为车辆提高较好的附着力，发生交通事故的概率相对较小;当波长处于0.5 ～50 mm 的范围时，这种路面为粗构造，此时，路面的特征是具有刻着的条纹或者拉毛等措施，来为道路的排水提供一个较好的途径，这样一来，就算是雨天，路面的也不会太过于湿滑;波长50 mm～50 m 范围的道路往往是不平整的道路，这种路表称为宏观构造，它的出现是因为道路材料选择不适当或者施工方法错误等人为因素引起的;粗构造或者宏观构造的路表会使车辆行驶过程中，轮胎发出较大的噪声，此外因为道路的不平，会让车辆的行驶舒适性大大降低，对车辆的各种机构性能也会产生损害，因此，必须采取措施尽量减少这两种道路路面的出现。

1.2 车辆轮胎等的因素

(1)轮胎。轮胎的材质、表面的条纹类型等都会对接触面的正压力产生影响，从而影响摩擦力的大小。通常卡车的刹车的距离是小汽车的两倍，这主要跟轮胎的材质有关系，此外还跟二者的负载有关系，当车辆负载较大，会导致轮胎与路面的接触面积增大，从而摩擦力减小，车辆减速行驶时，轮胎处产生的高温也会对摩擦力有较大的影响，因为温度的提高会影响到摩擦系数，在荷载不变的情况下，如果增大轮胎的气压，会让接触面积减小，从而提高摩擦力，这对于车辆的快速减速有很大的帮助。

(2)行车速度。如果路面较为潮湿，那么轮胎与路面的摩擦系数的主要影响因素就是车辆行驶速度。根据物理学原理我们知道，摩擦系数随着车辆速度的提高而降低，因此，为了防止安全事故的发生，应该对潮湿的路面的行车进行高度重视。

1.3 气候环境

(1)季节性因素。摩擦系数跟温度有着重要的关联，季节的变化导致温度差的存在，从而影响了路表的摩擦力大小，有很多的数据表明，轮胎与路面的摩擦力大小，冬季整体性均值最高，夏季最低，春季和秋季处于二者之间，这就表明了季节性的温度差异对摩擦系数的影响。环境也会影响到摩擦系数，主要跟雨雪天气导致的路面积水以及路表污染物两个因素有关。路表污染物主要有遗漏的汽油、泥土以及工业粉尘等，一旦遭遇雨雪天气，这些污染物便会与水混合在一起，形成路表的油膜，此外，污染物堆积在路表，致使路面的排水能力严重下降，长此以往，对行车安全也会造成严重的影响。

(2)水膜。水膜的厚度受很多因素的影响，潮湿路面的水膜通常会超过3 mm，在横坡或者不平衡的路段上，水膜的厚度往往比过渡段上的要厚许多。如果水膜的厚度超过一定的数值，车辆行驶过程中就可能产生漂移的现象，一旦发生了水漂，轮胎与路面的摩擦力接近于零，这对于车辆安全无疑产生了致命的影响。

2 AC－13、AC－16 沥青材质路面的防滑试验分析

2.1 试验路概况

鉴于目前我国的沥青路面材料多少采用级配为AC－13及AC－16 的路面材料，因此在进行试验设计时则选取这两种路面作为对比，根据实际应用情况，选择相应的试验路段进行分别测试，需要注意的是为了保障试验结果的准确性，选取的路面最长通车时间不宜超过10年，测试的道路应为于路面横截面的外侧轮迹带，这样有利于汽车荷载与路面之间有效面积的接触，按照相关规程，应用铺砂法按照10 m 的间距进行布三个点，经多次往复碾压，改三个点的平均值则为该路段的平均摩擦系数值。

2.2 速度

对AC－13 路面与AC －16 路面进行分别测试，发现摩擦系数在同一基准点的位置，三次测试的数值相差不大，数据比较稳定，当速度不同时则可取3 次读数的平均值。取最高速度为90 km/h，试验可知，当车辆速度为20 ～80 km/h时，数据相对比较稳定，如下图所示。根据图1，AC －13 路面与AC－16 路面的摩擦系数走势近似，都是与速度成反比，当速度增加时系数变小。

2.3 路龄

沥青路面投入使用后，随着沥青的老化、外界环境的干扰，车辆的摩擦系数必然随着时间的增长而发生一定的变化，为此对同等条件下AC－13 与AC－16 沥青路面，在路龄不同时其使用情况的摩擦系数进行调查测试，测试的结果如图所示。从图1－3 中可以看到，AC－13 和AC－16 路面摩擦系数随着路龄的增大而变小，且AC－13 路面自第2年至第5年的下降趋势明显，几乎按照线性分布，摩擦系数从0.48 下降到0.36;AC－16路面分别测得1、2、3、4年的摩擦系数数据，分析可知，其第2年到第3年的下降率大约为9.75%，第3年到第4年的摩擦系数下降率为1.05%，总体呈现下降趋势。

图1 摩擦系数与速度变化趋势

图2 AC－13 路面

图3 AC－16 路面

摩擦系数随着时间的推移而下降，究其原因，一方面，测试时间的选择对测定系数数值具有很大的影响。当沥青路面铺筑结束尚未投入使用时，沥青路面上由于沥青的天然特性会形成一种沥青薄膜结构，这种薄膜结构较为光滑，摩擦系数差。当路面通车后，随着汽车车轮对路面的不断磨耗，原有的沥青薄膜将会磨损掉，沥青路面的摩擦系数值明显增大，但是随着时间的进一步推移，该系数又会慢慢显小，年降低幅度在20%左右，通车2年内最终形成一个较为稳定的摩擦系数值，不再发生较大的变化，此时对摩擦系数测量值可以代表路面摩擦系数的真实测量值，也表征着路面的抗滑能力。，路面摩擦系数的测量不但是针对新建公路的，对于已建公路也需要定期进行测量，定量定性分析，保障路面的各项性能指标满足通车要求。

3 沥青路面的防滑建议

沥青的选择是非常重要的，应根据实际工程情况确定沥青种类的选择，并严格控制沥青使用量。在选取矿料时应选取棱角分明、坚硬耐磨的材料，通过科学合理的级配分布控制粗集料与细集料、矿粉的百分比。高速公路中车辆的行车速度大，车辆运动惯性非常大，在遇到紧急情况刹车时对路面抗滑能力要求很高，所以一般采用的SMA、AK、SAC 骨架结构，油石比也是需要严格控制的因素，油石比过低则集料之间的粘结程度不好，容易在车辆的碾压下发生散落，不利于车辆抗滑，油石比过高时，沥青将泛油，降低了路面的抗摩擦系数。