浅析路面抗滑性能与材料的关系
2018-03-28
(招商局重庆交通科研设计院, 重庆 400000)
路面抗滑性能作为衡量路面质量的一个重要因素,关系到交通运输的安全。以理论的角度来看,路面抗滑性能是指车辆轮胎沿路面表面滑动时其所受到的摩擦阻力大小。也就是说对车辆而言,抗滑性能与车辆的紧急制动距离有关,作为路面的一种表象特征,摩阻力越大车辆的紧急制动距离越短,反之则越大,但摩阻力大小本身也是一个相对的关系,并不是越大越好或者越小越好,而是需要考虑路面使用的安全性能和舒适度等方面。而加强对路面抗滑性能的分析,明确路面抗滑性能与材料之间的关系实质也是突出对路面抗滑性能的检测评估,从路面的纹理深度评价路面的粗糙度,从横向力系数、摆式仪摆置来表示抗滑性能,来具体的评定路面的粗糙度、抗滑性、排水性,从而更为清晰的得出路面抗滑性与材料之间的关系。
1 影响路面抗滑性的基本因素
由于路面本身的特殊性,影响其抗滑性的因素有很多种,不同因素所造成抗滑效果也是有一定的区别的。常见的因素包括:(1)车辆。潮湿路面行驶对抗滑能力影响较大,潮湿路面车辆与路面的摩擦阻力与湿度、温度正常情况下是不一样的,车辆的刹车性能、特性及行驶速度都会有一定变化,车辆刹车时如果轮胎与路面只产生滑动而不滚动,这种情况下的摩擦阻力是更大的,而且路面不同的水膜厚度与轮胎材料、花纹、粗糙度都会产生不同的抗滑性效果。(2)气候。路面的水膜厚度、湿度、季节性的变化都会影响路面的抗滑能力。从水膜厚度的层面来看,水膜厚度往往与路面排水状况、路线设计和降雨量都存在密切联系。车辆行驶过程中,水膜厚度和轮胎花纹、车速之间是有内在的关联的,一般而言车辆轮胎设计就这方面是有一个标准的范畴的,当水膜厚度超度标准界限值时,抗滑能力失效,车辆也可能会发生水漂情况,影响到车辆行驶的安全。(3)道路。道路可以说是影响路面抗滑性的一个最直接的因素,道路设计参数、路面材料、道路构造等等都会对路面抗滑性起到作用。如果说车辆、气候是路面抗滑性的外在影响因素,那么道路则是根基,是从技术层面和施工层面来加以要求和衡量的,也是最关键性的因素。
客观上来讲,影响路面抗滑性的因素往往不是直接造成的,而是不断积累,相互作用下形成的,当这些因素综合在一起时,所造成的影响程度是较为严重的。对此,在交通运输中遇到路面抗滑性达不到要求时通常都会结合实际采用不同的解决措施增强路面的抗滑性。如:轮胎的使用时间过长,在于路面持续摩擦中微观构造深度降低,在这种情况下要及时的更换轮胎,加强对轮胎的保养;再如:粉尘污染、汽油降低路面的抗滑性要加强对路面的养护,保障路面整洁。当然不同材料的选择、不同区域、不同坏境因素、不同季节、不同的道路建设结构,甚至是不同的车辆性能都会影响路面抗滑性,需要从客观上加以分析和探究。那么下文就以路面施工材料选择为例,从路面抗滑性能的检测方法出发,对路面抗滑性能与材料的关系进行简单的剖析。
2 路面抗滑性能的检测方法
路面抗滑性能是影响路面质量的一个重要因素之一,强调对路面抗滑性能的检测实质是为了进一步的确保路面路面抗滑性能指标的可靠性。常见的路面抗滑性能的检测方法包括:(1)制动距离法。车辆以一定的速度在潮湿路面上行驶,当车辆紧急制动时,测试出车辆减速滑移到停止的距离,而后利用动力学原理,计算摩擦系数。这种测试法测试速度较快,必须要中断交通,确保路面的安全。(2)手工铺砂法及电动铺砂法。一定体积的砂摊铺在所需测量的路面上,测量出路面构造深度。这种检测法原理比较简单,结果也比较直观,常用于对沥青路面或水泥砼路路面构造深度,以评价路面粗糙度、抗滑性、排水性等。(3)激光构造深度法。利用中子源发射束光线照射到路表面的不同深度处,而后对二极管接收到的返回光束点亮的时间差进行测量,计算出里面的构造深度。此方面测试速度快,常用于沥青路面干燥表面的构造深度测试,以分析路面的抗滑性和排水性。(4)摆式仪法。对摆锤值进行测量,从摆锤高度来测量测试面的摩擦阻力。摩擦阻力越大,回摆高度就会越小。测法原理简单,环境影响因素也相对较小,既能应用于室内又能应用于野外沥青路以及水泥砼路路面的抗滑值的测试。(5)摩擦系数测定车。利用拖车对轮胎进行测试,将轮胎安装在拖车上,在潮湿路面行驶过程中测试轮胎受的侧向摩擦阻力,测试轮胎载重。测试速度快,多用于竣工验收或使用期评定路面抗力。本文从断面深度、横向力系数方面分析其与路面材料的关系的影响。
3 路面抗滑性能与材料的关系
以高速公路为依托,借助ARAN9000多功能道路检测和MK-6横向力系数检测车,对橡胶沥青路面和SBS改性沥青路面进行检测,以评定二者的对抗滑性能。根据相关的资料可以明确看出橡胶沥青路面的平均断面深度要大于SBS改性沥青路面深度。但SBS改性沥青路面的抗滑性能指数要高于橡胶沥青路面。从“优”、“良”的等级标准来看,SBS改性沥青路面抗滑性能指标等级为“优、良”,而沥青路面的抗滑指标评价等级为“良”。在进一步的分析路面构造深度与抗滑性能之间的关系过程中,结合相关的材料发现路面构造深度与抗滑性之间内在的联系度并不密切。一方面以由于高速公路在投入使用后,路面会因为一些客观的因素造成路面病害的发展,尽管关于路面维护、养护工作都明显加强,对路面病理情况也都引起更大的重视,如:路面开裂、塌陷等问题,都及时加以局部的处理,但路面纹理还是会发生不同程度的变化,在路面处理后,构造深度与抗滑性指标相关性并不是很好。也就是说同一种路面、料面、平均断面、抗滑性能等相互之间存在内在关系,但同样也会受路面使用寿命、路面老化程度、路面病害情况的影响,但综合考量SBS沥青路面的抗滑性能以及橡胶沥青路面两种材料与路面抗滑性能之间的关系,可以得出橡胶沥青路面的平均构造深度要高于SBS改性沥青路面,但SBS改性沥青路面的抗滑性能高于橡胶沥青路面,抗滑指标评价标准也高于橡胶沥青路面的抗滑指标。在总体上,SBS改性沥青路面在抗滑性能的选择上更优与橡胶沥青路面,抗滑性能更好。
总之,沥青路面的抗滑性能是道路建设需要考量的一个基本的要素,在对材料的选择方面必须要合理、恰当,合适的材料、适当的表面构造深度、新抗滑材料的采用,都能很好的提升路面的抗滑性能,优化路面后期维护,增强路面性能和路面质量。
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