高速公路路面抗滑表层施工技术研究

康昊

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

高速公路良好的抗滑性能是行车安全的重要保障，路面抗滑性能受到多种因素的共同作用，集料的表观纹理和粗糙程度、沥青用量都对路面的抗滑性能产生影响，另外混合料级配设计也是影响抗滑性能的重要因素[1]。目前，我国高速公路路面上面层多为密级配沥青混凝土，采用较多的细集料以获得更高的密实度，减少道路水损害的出现，而该设计方法的路面使用一段时间后抗滑性能下降[2]。为此，本文采用多碎石沥青混凝土（SAC）作为高速公路的路面抗滑表层，并依托实际工程，对路面抗滑表层的性能进行探究。

1 高速公路路面抗滑性能影响因素

高速公路路面的抗滑性能依赖于轮胎与路面间的摩擦作用，因此汽车轮胎的特性以及道路表面的形貌特征都是影响抗滑性能的因素，外部因素如道路清洁状况、环境条件对抗滑性能也有影响。

1.1 路面形貌特征

对于道路表面，可从宏观构造与细观纹理来分析其抗滑能力，宏观构造与集料颗粒的形状、在路面上的排列方式以及混合料的空隙率有关。若道路表面的空隙率较大，当在雨天行驶时，路面积水可快速由集料空隙中排除，减少了轮胎与路面间水膜的产生，增大了路面摩擦力。而细观纹理则是由集料和沥青表面的粗糙程度表征，集料的表观纹理性越好，与轮胎间的摩擦力就越大。

1.2 汽车轮胎特性

研究表明轮胎表面花纹的深度和密度都影响车辆的抗滑性能。在花纹密度一定的情况下，花纹深度越大，轮胎在行驶时产生的弹性变形越大，即能获得良好的抗滑能力；在花纹深度一定的情况下，花纹的密度不宜过大，否则雨天时会引起路面与轮胎接触面形成一层厚的水膜，导致轮胎在路面打滑[2]。

1.3 路面清洁状况

沥青路面直接暴露于环境中，一些渣土车、货车等在行驶过程中难免会掉落渣土，若再遇到阴雨天气，这些颗粒就会黏附在路表面，降低了沥青路面的构造深度，致使抗滑性能不足。

1.4 环境条件

若沥青路面处于潮湿环境，汽车轮胎与路面间产生一层水膜，降低路面摩擦力。另外温度对路面摩擦系数也有影响，温度每升高1℃，路面的摩擦系数降低1%。

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路全长20km，设计时速为120km/h，设计车道为双向六车道，起点桩号为K212+000，终点桩号为K232+000。根据前期水文地质勘测及交通量调查，发现该路段交通量很大，且该区域夏季高温多雨，原有AC 沥青路面在行车荷载的反复作用下，轮迹处出现明显的泛油现象，特别是在雨季时，道路的抗滑性能严重下降，经常出现因路表抗滑能力不足导致的交通事故。为此，本项目对高速公路各结构层采取的设计方案如表1所示。

表1 结构层设计方案

2.2 原材料检测

（1）沥青

本文考虑到施工区域高温多雨，故采用SBS改性沥青提高沥青与集料间的黏附能力以及高温气候下沥青混合料的抗剪切能力，并对SBS改性沥青的性能进行测试，检测结果如表2所示。

表2 SBS改性沥青性能检测结果

（2）集料

考虑到对抗滑性能的要求，粗集料应选择表面纹理性好、棱角性好、耐磨的集料[3]。本文选用某石料厂加工生产的玄武岩作为抗滑表面层的集料，并对玄武岩各项指标进行试验检验，检测结果均满足规范要求。玄武岩性能指标检测结果如表3所示。

表3 玄武岩性能指标检测结果

细集料在混合料中主要起到填充骨架空隙的作用，要求颗粒有良好的级配，且含泥量和亚甲蓝值满足一定要求。本项目中由于机制砂的颗粒组成不满足要求，故选用天然砂与机制砂搭配使用，并对机制砂、天然砂各项物理指标进行检测，其结果如表4所示。

表4 细集料性能指标检测结果

2.3 级配设计

通过对矿质集料进行筛分试验，得到各矿料通过筛孔的百分率，调整各组成材料的用量以满足级配上下限要求，最终材料组成比例见表5，图1为合成级配曲线。

表5 不同规格集料的通过百分率及合成级配

图1 合成级配

从图1 中的级配曲线可看出，SAC-13 的级配中粗集料占60%以上，该混合料的类型为骨架密实型结构，有较多的粗骨料形成骨架结构，又有相当数量的细集料填充骨架空隙，相较于悬浮密实型结构，该结构拥有较大的构造深度，表面抗滑性能好，且不易发生水损害。施工时容易压实，混合料很少出现离析。

2.4 路用性能检验

（1）车辙深度检测

该路段竣工通车后，分别对SAC-13和AC-13沥青路面的行车道与超车道车辙深度进行跟踪检测，4个时间段的检测结果均由3m直尺所测得，测试结果见表6。

表6 沥青路面车辙深度检测结果

表6（续）

由表6 可知，随着通车时间的增加、交通量的增长，两种类型路面的车辙深度都有不同程度的增加，这表明交通量对车辙深度有着显著影响。超车道车辙深度低于行车道车辙深度。另外，SAC 级配混合料前期车辙深度增加速度大于AC 混合料，但经过一定数量的车辆作用后，SAC级配混合料的变形速率逐渐降低，明显低于AC 级配混合料。

（2）路面抗滑性能检测

对于高速公路路面的抗滑性能，本文基于手工铺砂法、摆式摩擦仪法分别测试路面的构造深度和抗滑摆值，以评价两种不同路面的抗滑能力，其检测结果见表7、表8。

表7 沥青路面构造深度检测结果

表8 沥青路面摩擦系数检测结果

由表7 可知，竣工后SAC 混合料的构造深度为1.08mm，远大于AC混合料的0.58mm，说明该级配混合料拥有良好的抗滑能力；通车三个月后，其构造深度略有上升，可能是由表面细集料被车轮带走导致的，随着通车时间的增加，两种类型的路面其构造深度都有减小的趋势，分析其原因：交通量的增加使混合料进一步压实，使构造深度有所下降，集料表面经车辆反复作用而磨光也是一个重要因素。

由表8 可知，竣工后SAC 路面的摆值为52.62，大于AC路面的47.15，同样证明了SAC 路面的抗滑性能良好；两种类型的路面摩擦系数都有先增大后减小的趋势，分析其原因：刚竣工时，集料表面裹覆着一层沥青膜，随着车辆的作用，这层沥青膜被破坏导致集料表面裸露，进而出现摩擦系数增大的现象，随着使用时间进一步增加，集料表面的纹理被磨光，摩擦系数下降。

3 结语

本文探究了高速公路路面抗滑表层应用技术，依托实体工程，设计了SAC-13 沥青混合料作为路面的上面层，竣工后对路面的构造深度、摩擦系数、车辙深度等指标进行检测，并与AC-13 的路面性能对比。结果表明，SAC-13 作为高速公路抗滑表层可以取得良好的抗滑能力。