沥青路面抗滑性能的优化措施分析

摘要 公路服役期间，受行车荷载、车轮摩擦、环境作用等多方面因素影响，导致路面抗滑性能衰减，对路面行车安全性造成不良影响。为保障路面行驶安全性，在公路设计、建造、运营阶段，均需要采取必要的措施，提升和保持路面必需的抗滑性能。基于此，文章主要对沥青路面抗滑性能进行研究，从路面混合料设计视角出发，分析了提高路面抗滑性能的常见措施，并针对原材料的选择、混合料级配类型的优选、分异型矿料处治三个方面，从事前控制的视角，提出更具实践性的改善措施，以期从源头保证路面的抗滑路用性能。

关键词 高速公路;沥青路面;混合料抗滑设计;分异型矿料

中图分类号 U416.217文献标识码 A文章编号 2096-8949（2022）11-0088-03

引言

路面抗滑性能在交通安全中的作用显而易见，但如何建造、保持具有良好抗滑性能的优质路面是对道路建设过程中提出的一项亟待解决的要求。高速公路一旦发生交通事故，会严重影响驾乘人员人身和财产安全，尤其是降水、降雪等恶劣天气状况下，受降雨、降雪影响，路面抗滑性能进一步降低，对路面行车安全性提出更高的要求[1]。因此文章研究沥青路面抗滑性能的优化措施，具有十分重要的工程实践意义。

1 提高路面抗滑性能的常见措施

（1）薄层沥青混凝土：薄层沥青混凝土属于间断级配，根据公路等级、服役环境等差异，摊铺厚度一般在1.5～2.5 cm，空隙率在6%～12%。因薄层沥青混凝土具有优良的抗滑性能，且具备良好的耐久性，是当前应用最为广泛的一种抗滑表层结构方案。

（2）沥青玛蹄脂碎石：沥青玛蹄脂碎石属于骨架密实型级配，混合料摊铺压实后，粗集料相互嵌合，使面层结构具有较强的内摩阻力，同时受沥青胶结材料作用影响，具备优异的内聚力，从而使路面具备优异的耐磨性和耐老化性。

（3）开级配磨耗层：开级配磨耗层空隙率可达18%～25%，由于路面结构空隙率较大，使路面具有优异的透水性，可有效减少路面积水，但受制于其结构特性，抗滑性能难以有效保持。

（4）微表处：该技术最初应用于稀浆封层，但与之不同的在于该技术使用粗骨料级配替代了I型级配类型，以改善路面抗滑性能，当前主要用于路面结构层病害治理，以提高路面行车性能。

（5）路表碎石沥青封层：该技术多用于路表缺陷恢复，采用路表喷洒改性沥青结合料和矿料改善路面性能，该技术操作简单，喷洒完成后，无需二次处理，在路面车流碾压下自然成形即可。

无论是在新建阶段还是在养护维修阶段，路面抗滑结构层修筑应用都离不开设计阶段的准备工作。基于此，该文章分析的目的是混合料在设计阶段就考虑后期道路运营期间的路用指标情况。

2 沥青路面混合料的优化设计

2.1 沥青路面聚合物原料的选优方案

（1）现选择抗磨性能从低到高的三种材质的集料制备沥青混合料试件，分别是石灰岩、玄武岩和钢渣。并以SMA-13级配为例，经试验统计分析，给出打磨4 h后三种不同材质集料制备的沥青混合料的抗滑性能变化情况，见图1。

随矿料材质变化情况

（2）从图1可知：1）三种材质的摆值BPN指标总体差异较小，其中玄武岩和钢渣差异最大为4.5%;2）三种矿料材质之间的动摩擦系数DF60指标变化幅度较大，其中石灰岩和钢渣变化幅度高达22.8%。

（3）从图1可知：1）低速条件的BPN指标，基本不会受到材质抗磨性能的影响;2）高速条件的DF60指标，会较大幅度地受材料抗磨性能的影响。

基于上述分析可知，采用抗磨性能更好的矿料，提高集料的磨光值和磨耗值，有助于增加沥青混合料高速行车条件下的动摩擦系数。因此，为较好地保持沥青路面抗滑性能，矿料应尽量选用抗磨性能更好的。

2.2 沥青路面聚合物级配择优选型

沥青路面聚合物级配类别差异，会直接造成路面结构不同，对路面抗滑性能造成影响。该文分析AC-13（悬浮密实型级配）、SMA-13（骨架密实型级配）、OGFC-13（骨架空隙级配）三种级配类型的混合料。

（1）以石灰岩材质为例，经试验数据统计分析，给出打磨4 h后三种集料类型沥青混合料的抗滑性能变化情况，见图2。

随级配类型的变化情况

（2）由图2可知：AC-13级配类型混合料抗磨性能最差，SMA-13适中，OGFC-13最優。

（3）由图2可知：沥青混合料级配类型对BPN和DF60均有较大影响，其中OGFC-130级配类型的混合料BPN比AC-13混合料高8.5%，DF60比AC-13混合料高18.6%，表明通过控制骨架结构可显著提高路面抗滑性能。

综上分析，骨架空隙结构抗滑性能最为优异，但考虑到该型结构中集料间接触面积较少，在车辆荷载作用下，接触点产生应力较为集中，会加速抗滑性能的衰变，而骨架密实结构由于结构密实，具备良好的抗滑性能衰减抑制能力，同时兼具优异的纹理形貌构造，应作为优先考虑的级配类型。

3 分异型矿料对沥青混合料抗滑性能的影响

单一材质的沥青混合料铺筑的公路，在服役期间受车辆荷载、道路服役环境等多种因素影响，路面抗滑性能会不可避免地出现衰减，会增加公路行车安全隐患发生风险[2]。为克服这一问题，该文提出了分异型沥青混合料的概念。

3.1 分异型矿料对抗滑性能的影响

选用玄武岩材质矿料的SMA-13级配类型混合料进行分异处理的试验分析：

（1）该次分异配比为30%，即将SMA-13级配类型混合料中玄武岩集料，替换部分为抗磨性能较差的石灰岩;将分异处理后的混合料在加速磨耗仪上打磨62 h，对比分析分异处理前后的混合料抗滑性能变化。D41E497D-D11C-49CB-A865-CCC9F5409D0A

（2）图3给出了SMA-13骨架密实型混合料分异前后，抗滑性能指标值的变化趋势。图例“SMA-13（H）-30%”中“H”表示混合料经过分异处理，“30%”表示混合料中另一种较差的分异矿料所占配比。

（3）从图3可以看出，经分异处理后的混合料在打磨30 h时，抗滑性能出现较大波动现象，表明通过分异处理的方式，能持续改善抗滑性能。

（以SMA-13级配类型混合料为例）

分析可知，由于集料之间抗磨性能存在差异，导致不同集料磨损速率差异。在磨损初始阶段，轮胎作用力均匀作用于所有集料表面，此时由于软质集料磨损较快，混合料表面形貌可得到较好保持，进而保证路面具有较好抗滑性能[3]。此后由于软质集料磨损，车辆轮胎摩擦主要作用于硬质集料表面，对硬质集料磨损较为严重。待硬质集料磨损到一定程度，又会重新回到类似初始阶段的磨损过程，如此反复，造成分异后SMA-13混合料抗滑性能出现波动的现象。

3.2 混合料中矿料不同分异比例处治对抗滑性能的影响

以玄武岩材质矿料的SMA-13级配类型混合料为基准，以石灰岩矿料为分异组合添加材料，研究了0、10%、30%、50%分异配比下的混合料抗磨性能变化。

（1）在加速磨耗仪上加速打磨到62 h，测试加速打磨62 h条件下抗滑性能的变化情况，见图4。

抗滑性能的影响

（2）为了定量分析这些变化的具体情况，平均衰变速率指标ADR和平均波动幅度AAF，经试验和统计分析回归模型计算，结果见表1。

（3）由图4、表1可知：1）BPN、DF60指标及平均波动幅度AAF值，均随分异配比值增加而增加;2）当H-10%（分异配比值为10%）时，平均衰变速率指标ADR值略有增加，但增值较小;3）当H-30%时，BPN指标的ADR值降幅为7.2%，DF60指标的ADR值降幅达17.8%;4）当H-50%时，BPN和DF60指标的ADR值明显增加，表明混合料抗滑性能衰减速率明显增加。

4 结论

该文在研究了提高路面抗滑性能的常见措施的基础上，通过试验分析的方式，重点研究了不同矿料种类、不同级配类型、分异型矿料不同配比下的矿料对沥青混合料抗滑性能的影响，结论如下：

（1）通过对不同矿料种类混合料进行试验，发现矿料耐磨性能可对混合料动摩擦系数DF60产生较大影响;因此可采用抗磨性能更好的矿料，提高集料的磨光值和磨耗值，以提升路面抗滑性能。

（2）通过对不同级配类型的沥青混合料进行试验，发现骨架型级配有助于提高混合料的抗滑性能，但受制于其结构特性，该结构抗滑性能衰变较快，难以有效保持。而骨架密实结构由于结构密实，具备良好的抗滑性能衰减抑制能力，而且该级配类型路面纹理构造优良，应作为优先考虑的级配类型。

（3）通过对分异化处理后的混合料进行试验，采用提升分异配比值的方式，有利于路表新的纹理形貌构造的形成。但软质集料过多，会显著增加抗滑性能衰减速率。因此应根据原始集料、分异组合添加的材料抗磨性能差异，合理设计配比值。该试验分异型矿料按30%取值，可使路面抗滑性能得到较好保持。

参考文献

[1]黄伟. 湿热环境下超薄磨耗层配比设计及抗滑性能研究[J]. 公路与汽运， 2021（1）： 87-90.

[2]植豪文. 基于级配设计的沥青路面抗滑性能影响因素研究[J]. 公路与汽运， 2017（3）： 73-75+79.

[3]亚森·肉孜， 陈光亮. 环保安全型沥青路面的抗滑性能分析[J]. 公路與汽运， 2015（4）： 107-109.

收稿日期：2022-03-14

作者简介：陈光寅（1981—），男，本科，助理工程师，研究方向：路面工程施工。D41E497D-D11C-49CB-A865-CCC9F5409D0A