级配对沥青路面抗滑性的影响研究

2016-07-18王玉杰

四川水泥 2016年7期

关键词：集料沥青路面试件

王玉杰

（重庆交通大学重庆 400041）

级配对沥青路面抗滑性的影响研究

王玉杰

（重庆交通大学重庆 400041）

本文选取4种不同级配AC-13沥青混合料，采用手工铺砂法和摆式仪法，检测试件的初始抗滑值和不同磨耗时间条件下的抗滑值。试验结果表明：随着混合料中粗集料变多，其摆值变大，抗滑性能变好；对比4种级配的初始抗滑值和磨耗后的抗滑值，随着磨耗时间的增加，抗滑摆值变小，路面抗滑性能降低。

抗滑性能；表面构造深度；磨耗试验

道路抗滑性能是决定驾驶车辆安全行驶的关键因素。级配的复杂多样导致级配的差异影响路面抗滑性能不同，而路面层材料常用AC-13型沥青混合料。因此，研究路面抗滑性能受不同级配AC-13沥青混合料面层的响应关系。

1 沥青路面的抗滑特性

汽车轮胎在路面移动发生摩擦，其值的大小表征道路抗滑性能。对行驶在路面上的车辆而言，是指在一定条件下车辆的紧急制动距离[2]。一般情况下，从宏观角度将路面面层的粗糙程度来直观表征抗滑性能，而从受力角度用轮胎与面层接触的摩擦系数来理论计算抗滑性。

图1 四种路面构造在不同车速的情况下与抗滑能力的关系[2]

从图1中可看出，③和⑤的微观构造虽相似，但当车辆在低速行驶时③的抗滑值比⑤还大，随着车速的提高，③的抗滑值变得比⑤小很多，这是因为③的宏观构造小。车速较低时，③和⑤具有粗糙的微观构造，它们的抗滑能力比那些没有粗糙微观构造的②和④要高。当车速在50km/h时，与④相比，③具有良好的微观构造，但是由于④有着粗糙的宏观构造，可以稍稍弥补③在微观构造上平滑的缺点。此时，④跟⑤曲线，它们拥有不同的微观构造，虽然在高车速的情况下二者斜率相同，但是④的微观构造不好。

2 AC-13沥青混合料配合比设计

2.1 原材料选取

本试验采用 90#基质沥青，集料用当地的石灰岩分三档为：10-15mm碎石、5-10mm碎石、3-5mm碎石、0-3mm石屑，级配用AC-13，填料选取矿粉。

2.2 材料比例及最佳油石比

本试验通过控制粗细料的掺配，用规划求解法计算各档材料配合比例，通过马歇尔试验确定出4种级配最佳油石比。结果见表1。

表1 沥青混合料配合比

3 抗滑指标测试

表2 试件初始抗滑指标测试结果

3.1 初始抗滑指标的测试

采用车辙板试件面层模拟真实路面，采用铺砂法在车辙板上测得表面构造深度，再用英式摆式仪测其摆值，试件初始抗滑指标测试结果见表2。

级配A的构造深度最高，摆值也最大。在集料组成上，大于4.75mm的粗集料含量很多，结构稳定密实，空隙率小。级配B的摆值比级配A的稍低，可以看到级配B中4.75mm通过率比级配A高，所以粗集料含量降低一点，说明摆值与粗集料的含量有关。级配C为典型的S型曲线，它的摆值比级配B的略高一点，在集料组成上，与级配B相比就是减少了4.75mm以上集料的含量，粗集料含量略少。级配D的表面构造浅，摆值最低。在集料组成上，0～3这一档细料含量偏大，粗集料含量偏小，表面不够粗糙。这种由较多的细料组成的混合料在车轮作用下容易发生移位变形，不能很好地保持初始粗糙度，所以抗滑性能的衰减可能比较快。

3.2 磨耗试验后抗滑指标的测量

在实验室模拟实际车轮作用状况，作出了混合料的抗滑性能随积累荷载作用时间变化的曲线。将车辙试验仪设定试验温度为常温，轮压为0.7MPa，车轮行走次数为42次/min，每碾压2520次或5040次就测一次摆值和构造深度，也就是每隔1h-2h测一次指标。测得的磨损后的摆值见表3。分析曲线见图2。

表3 试件磨损后摆值测试结果

图2 摆值的衰减曲线

由图可知，在试验的前4个小时，A、B、C级配的摩擦系数衰减较快，随着时间的延长，衰减速率放慢，直到试验6个小时后才逐渐趋于稳定。

（1）级配A磨耗作用后，摆值衰减达到了5.5BPN，这是因为表面粗糙结构逐渐被磨平，导致抗滑性衰减过快。（2）级配B虽然在初始构造深度和摆值都不是最好的，但是衰减值都最小，它能够很好地保持初始的抗滑性能。（3）级配 C在抗滑性的衰减上比B快一些，但是相对于A和D来说要缓慢些，级配C的稳定性差一些。（4）级配D在磨耗4h的时候，摆值有所上升，这是由于沥青膜和表面细集料的磨损，使得表面构造变得粗糙，部分尖锐的石料表面外露，导致了摩擦系数的升高，随着碾压次数的增加，表面的粗糙沥青膜和尖锐的石料逐渐被磨光，这样摩擦系数会逐渐降低。在4种级配中，级配D的摆值衰减幅度最大，为6.2BPN，综合抗滑性能最差。