不同空隙率条件下沥青路面抗滑性能对比

吐尔逊江·热扎克

（新疆筑路机械厂公路工程处，新疆 乌鲁木齐830021）

0 引言

路用性能是衡量沥青混凝土路面质量的基础指标之一，其好坏决定了路面所创造的经济效益与社会效益。普通沥青路面不仅需具有良好的低温抗裂性、高温稳定性及水稳定性等性能指标，抗滑性是否满足要求也是沥青路面的一个重要技术评价准则。资料表明，沥青路面的抗滑性不足是导致事故发生的主要因素之一。作为路面行车安全的基本保障，沥青路面抗滑性的好坏成为公路建设和养护的关键问题之一。

路面的抗滑性从微观角度分析表现为汽车轮胎与路面之间摩擦力，宏观上表征为汽车制动时滑行车距及防侧滑能力。影响车辆在路面行驶时抗滑能力的因素比较复杂，总结起来包括以下三个方面：

（1）沥青路面上行驶的车辆因素，主要有车辆的速度、重量、车轮的类型及磨损等；

（2）沥青路面因素，包括结构、级配，路面的施工质量等；

（3）气候环境因素，包括降雨所带来的湿度、夏季的温度等。

本文以沥青路面因素为出发点，即基于其他两方面因素恒定的条件下，考虑沥青混合料的力学性能对沥青路面抗滑性的影响。目前，沥青路面结构设计通常不能较好地统筹沥青路面的不透水性与抗滑性，其中沥青混合料孔隙率大小的控制是其主要影响因素，因此本文选用SAC—16 和AC—16I 两种级配类型的沥青混合料进行室内试验，评价沥青混合料的空隙率对其抗滑性的影响。

1 原材料及试验级配

1.1 集料

沥青混合料中的矿料包括粗集料、细集料及矿粉。集料为不同粒径的花岗岩碎石，矿粉为石灰石粉[1-2]。按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）对不同粒径集料的各项指标进行测定，试验表明各项指标均符合其技术要求，见表1。

表1 矿料技术指标

1.2 沥青

本试验中所用沥青为日本进口沥青AH—80#道路基质石油沥青，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）对沥青的主要技术指标进行测定，试验表明均符合其技术要求，见表2。

表2 基质石油沥青技术指标

1.3 混合料级配组成设计

本文采用SAC—16、AC—16I 级配混合料合成级配如表3、表4所示。

表3 SAC—16合成级配

表4 AC—16I合成级配

2 路面抗滑性能评价方法、指标及标准

评价沥青路面抗滑性能的方法有很多种，如被锁车轮挂车法、机动车法、偏移模式法等，评价指标也是多种多样的[3-4]。我国公路科学研究者立足于实际国情，对国外的方法进行了借鉴与改进，提出了本土化的沥青路面抗滑性评价方法与标准。一般情况下，在试验中采用路面摩擦系数与路面宏观构造深度两项指标作为路面抗滑性能的评价指标。对于高等级公路而言，其竣工验收时技术指标见表5。

表5 高等级公路竣工验收时技术指标

2.1 路面摩擦系数

路面摩擦系数是高速行驶的车辆与路面之间的抗滑性能的总体指标。为获取良好的评价路面摩擦系数，国际上通用的测试方法是测定其横向系数SFC。

汽车在路面上开始制动时，不仅产生纵向力，也会产生横向力，横向力导致的侧向滑溜是目前交通事故的主要表现形式，横向力系数实质上是路面摩擦系数的表征。因此，按照《公路路基路面现场测试规程》（JTG E60—2008）的规定，可用标准的摩擦系数测定车测定横向力系数SFC及摆值来评估路面的抗滑性。

2.2 路面宏观构造深度

路面的潮湿度也影响着沥青路面的抗滑性，沥青路面的宏观构造深度又影响着路面的排水性，因此路面构造深度也是表征其抗滑性能的评价指标之一。

目前路面宏观构造深度的主要测试方法包括电动铺沙法、手工铺砂法及路激光构造深度仪法等。需特别注意，实际工程测定时，宏观构造深度的测定应在工程竣工的首个夏季完成。

3 抗滑性能指标试验结果与分析

车辙试件表面抗滑性能指标试验是在SAC—16、AC—16I级配中值下、在马歇尔试验最佳油石比基础上，按空隙率3%，4%，5%，7%，9%分别在轮碾机上制作车辙试件，并测定其表面构造深度及摩擦系数，试验结果如表6、表7所示。

表6 SAC—16 车辙试件表面抗滑指标结果

表7 AC—16 车辙试件表面抗滑指标结果

由表6、表7可得出如下结论。

（1）随着车辙试件空隙率的递增，SAC—16、AC—16I 试件的压实度出现不同程度下降。对于SAC—16试件而言，其9%空隙率下的压实度比3%空隙率下的衰减了3.8%。对于AC—16I 试件而言，其9%空隙率下的压实度比3%空隙率下的衰减了4.3%。压实度是表征沥青路面密实程度的相对指标，其实质为路面沥青混合料现场毛体积密度与室内标准马歇尔试验条件下试件毛体积密度的比值。空隙率的增大，必然会影响沥青路面的压实程度。不同类型的集料，在同样压实功作用下，其空隙率肯定也有所不同。级配SAC—16 的沥青混合料其粗集料含量大于AC—16I型的沥青混合料，粗集料之间的摩阻力更大，在压实时压实难度较大，因此，在同等条件下，SAC—16型混合料比AC-16I 型沥青混合料的空隙率大。为满足压实度的要求，在对SAC—16 型混合料进行压实时，压实度的要求就更大。

（2）对SAC—16 试件而言，当其空隙率由3%增加至9%时，其表面构造深度增加了近1.16 倍。对AC—6I试件而言，当其空隙率由4%增加至10%时，其表面构造深度增加了近1.21 倍。空隙率的增加提高了沥青混合料的表面构造深度，且在相同条件下，SAC—16型混合料的表面构造深度大于AC—16I型的沥青混合料。压实度的降低沥青混合料的构造深度会相应提高，但在沥青路面的长期使用中，压实度不足将会影响路面的耐久性，因此应考虑初始压实度对沥青路面使用时抗滑性能的衰减作用。

（3）SAC—16试件与AC—16I试件的摩擦系数大致相同，且随着空隙率的增加，其基本没有变化。这说明在室内试验条件下，摩擦系数主要与沥青混合料的构造深度有关，其与集料的级配类型及沥青混合料的空隙率关系不大。在道路通车运行时，沥青混合料的集料在反复荷载作用下，自身的表面特征及物理性能将影响着沥青混合料的摩擦系数。

4 结论

（1）在相同的条件下，沥青混合料粗集料含量越大，进行压实时需要越大的压实功。

（2）沥青混合料的表面构造深度与沥青混凝土级配、沥青混凝土现场空隙率有关。随着空隙率的增加，沥青混合料的表面构造深度增大，且SAC—16型混合料的表面构造深度大于AC—16I型的沥青混合料。

（3）沥青混凝土表面层摩擦系数与沥青混凝土的级配及空隙率的关系不大，主要与沥青混凝土集料表面特征以及粗集料磨光性有关。

[1] JTJ 014—1997，公路沥青路面设计规范[S].

[2] JTJ 036—1998，公路改性沥青路面施工技术规范[S].

[3] 赵战利，张争奇，胡长顺，等.集料级配对沥青路面抗滑性能的影响[J].长安大学学报：自然科学版，2005，25（1）：6-9.

[4] 黄宝涛，田伟平，李家春，等.沥青路面抗滑性能定量评价的分形方法[J].中国公路学报，2008，21（4）：12-17.