基于试验测试的透水沥青路面抗滑性能分析

郝新宝，武继文，刘志胜

（山西路桥朔州国道项目建设管理有限公司，山西 朔州 036002）

“海绵城市”是指城市能够像海绵一样灵活地实现对雨水的管控和利用，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，是推动绿色建筑建设、低碳城市发展、智慧城市建设的新举措。透水路面能实现还雨水于土壤、保持水土、减轻城市下水道负担等功能，是实现“海绵城市”的重要手段。

随着透水路面的性能优点在使用过程中逐渐被发现，以及透水路面的承载能力、耐久性和空隙疏通等一系列技术问题取得了一定的进展，透水路面的应用越来越广泛。

路面的抗滑性能是影响道路行车安全的重要因素，在美国、英国和希腊等一些国家，路面抗滑性能不足是引发交通事故的主要原因之一，中国81%的交通事故与路面抗滑能力不足导致车辆制动时发生侧滑有关，路面抗滑能力不足带来了严重的交通威胁[1-3]。有研究表明[4-5]，路表抗滑水平提升10%，则交通事故率将下降近13%，如何提高路表抗滑能力，一直是路面安全研究的重要方向。

研究表明[6-7]，透水沥青路面能够通过提高路表宏观构造深度，大大增加路面与轮胎之间的接触面积，进而提升抗滑性能。应用实践也表明，透水沥青路面无论处于干燥还是潮湿状态，中、低速时的抗滑性能高于传统密级配沥青路面，高速时的抗滑性能更加突出[8-9]。同时，透水沥青路面由于其宏观粗糙度、表面构造深度及孔隙率都很大，能大大提高路面的行车安全性，减少路面喷雾和雨水飞溅[10]。

目前，张宜洛等[11]在室内车辙板上进行构造深度和摆式仪试验，结果表明透水沥青路面构造深度明显大于其他路面；支学军[12]在室内模拟交通荷载作用，得到透水沥青混合料摆值随累计交通荷载作用次数的变化曲线，用以定量评价其抗滑性能。

本研究通过室内试验和现场试验，以构造深度作为抗滑性能测试指标，探究透水沥青路面的抗滑性能，为透水沥青路面的应用推广奠定基础。

1 试验准备

1.1 沥青混合料级配

现场试验段透水沥青路面级配如表1所示，其路面结构如图1所示。

图1 透水沥青路面结构

表1 透水沥青路面级配

1.2 路面抗滑性能测试方法

结合实体工程特征和抗滑测试设备的可行性，本文选择铺砂法测定透水沥青路面表面的构造深度，用于评定路面表面抗滑性能。

1.2.1 试验所用器具与材料

手工铺砂法所采用的器具与材料有手工铺砂仪、量砂、量尺、装砂容器、毛刷、挡风板等[13]。手工铺砂仪由量砂筒和推平板组成，如图2所示。

图2 量砂筒和推平板

1.2.2 试验步骤

试验步骤如下：①量砂准备，选择洁净细砂，进行晾干、过筛，并选取0.15～0.30 mm的砂，放置在适当的容器中备用；②用毛刷清扫干净测点附近的路面，面积一般不小于30 cm×30 cm；③用小铲向圆筒中注砂至高出量筒成尖顶状，手提圆筒上部，用钢尺轻轻叩打圆筒中部3次使砂密实，然后用钢尺沿筒口一次刮平；④将砂倒在路面上，用推平板将砂由里向外均匀摊开，使砂填入路表空隙中，尽可能将砂摊成圆形，并不得在表面上留有浮动余砂；⑤用钢尺测量所构成圆的2个垂直方向的直径，取其平均值，准确至1 mm；⑥按以上方法，同一处平行测定不少于3次，3个测点均位于轮迹带上，测点间距为3～5 m，该处的测定位置以中间测点的位置表示。

1.2.3 构造深度计算

根据铺沙法，表面构造深度的测试结果按式（1）计算：

式（1）中：TD为路面表面构造深度，mm；V为砂的体积，为25 cm3；D为摊平平砂的平均直径，mm。

每一测试位置取3次路面构造深度测定结果的平均值作为试验结果，精确至0.01 mm。当平均值小于0.2 mm时，试验结果以小于0.2 mm表示。

2 室内试验测试分析

通过室内试验，调整混合料的级配、沥青用量及矿粉的比例，从而制作出空隙率为8%～22%的沥青混凝土车辙板，其大小为30 cm×30 cm×5 cm，总数量为7块。在此基础上，通过铺沙法分别测量7个车辙板（对应不同的空隙率）的构造深度，进而可得到构造深度与空隙率之间的关系。将构造深度与空隙率的关系绘制成曲线图，如图3所示。

图3 路表的构造深度与混合料的空隙率之间的关系

从图3中可以看出，路表的构造深度与沥青混合料的空隙率之间的关系呈现为良好的二次曲线关系，并且当空隙率小于10%时，构造深度随着空隙率的增大而减小；而当空隙率大于10%时，路表的构造深度随着空隙率的增加而增大。同时，当空隙率小于16%时，构造深度随空隙率增加其增长幅度较缓；而当空隙率大于16%，构造深度增长迅速。因此，对于大空隙的沥青路面结构，其构造深度受空隙率的影响较大。

3 现场试验测试分析

本文依托工程1、2、3，按照JTG 3450—2019《公路路基路面现场测试规程》规范中相关规定进行测试[13]。从竣工开始，每隔3、4个月对透水沥青路面（DAP）和密级配沥青（AC）路面进行一次构造深度检测，共检测5次，每次测试3个工程段的沥青路面，每个类型沥青路面各5个测点。为了增加数据可比性，在研究过程中，检测点固定不变，现场检测结果如表2所示。

表2 工程现场路表的构造深度和道路通车时间的关系

根据测试结果，将透水沥青路面和密级配沥青路面的构造深度和通车时间绘制成图，结果如图4所示。

图4 现场构造深度和通车时间关系图

回归分析表明，透水沥青路面和密级配沥青路面的构造深度与通车时间之间的关系为：

式（2）（3）中：TDDAP、TDAC分别为透水沥青路面和密级配沥青路面的构造深度，mm；t为通车时间段。

上述测试结果表明，透水沥青路面的构造深度明显大于密级配沥青路面，在运营初期，透水沥青路面的构造深度是密级配沥青路面构造深度的4.4倍，而在通车1年后，二者的关系增加到5.2倍；按照衰变的速率，在使用2年左右后，透水沥青路面的构造深度会降至1.2 mm，如果不采取养护措施，透水沥青路面空隙将在运行5年左右的时间全部堵塞，造成透水失效。

4 结语

本研究通过室内试验和现场试验，以构造深度作为抗滑性能测试指标，探究透水沥青路面的抗滑性能，得到如下结论：①沥青路面构造深度与空隙率之间呈现良好的二次曲线关系，当空隙率小于16%时，构造深度增长幅度较缓；而当空隙率超过16%，构造深度增长幅度较大。因此，对于大空隙路面结构，其构造深度受空隙率的影响较大。②透水沥青路面和密级配沥青路面构造深度随通车时间均呈现线性变化关系。在道路使用初期，透水沥青路面的构造深度明显大于密级配沥青路面，但使用2年后，透水沥青路面的构造深度会降至1.2 mm，如果不采取措施，通车5年左右将会造成透水失效。