公路路面抗滑表层施工技术应用

张振海

（中交（青岛）城市建设有限公司，山东 青岛）

前言

在现代化高等级公路出现并迅速发展过程中，沥青路面因特有力学强度大、行车平稳、振动噪声小的优势得到大面积应用。但是，公路沥青路面抗滑性能存在较多问题。一旦公路路面表层抗滑能力下降，车辆轮胎、公路路面之间的接触摩擦力将显著减弱，埋下车辆转弯滑移或车辆制动失控风险。基于此，探究公路路面抗滑表面施工技术具有非常突出的现实意义。

1 公路路面抗滑表层施工方案

1.1 公路工程概述

一公路工程全长94.56 km。工程处于暖温带大陆性半湿润季风气候区，一年内平均气温为14.4 ℃，绝对最高气温为41.2 ℃，绝对最低气温为-12.2 ℃；一年内，公路所在区域降水量为930 mm，7 月份到8 月份降水量较为集中。

1.2 抗滑表层处理方案设计

根据机械- 分子共同作用理论，公路路面与车辆轮胎之间的摩擦由粘附力、范德华力、弹性变形力、微凸体切削力组成，总体表现为公路路面与车辆轮胎接触粘附力、轮胎滞后变形的共同作用，其中粘附力源于轮胎橡胶分子、内部材料分子的分子键，受路面微观纹理作用；轮胎滞后变形则表现为橡胶材质轮胎在公路路面接触滚动下产生的挤压- 变形- 恢复活动，存在能量损失[1]。基于此，可以综合考虑公路路面表层宏观形貌、微观纹理构造，选择适宜的抗滑表层结构。

图1 中，1 为改性SBS 沥青细粒式混合料层；2 为改性SBS 沥青中粒式混合料层；3 为路面下面层；4 为路面基层。根据公路沥青路面抗滑移要求，选择密实型级配。密实型级配中，矿粉含量小于等于0.075 mm；粒径为0.075 mm～0.6 mm 时，表观密度为2.920 g/cm3，平均密度为2.742 g/cm3；粒径为0.6 mm～2.36 mm 时，表观密度为3.024 g/cm3，平均密度为3.024 g/cm3；粒径为2.36 mm～4.75 mm 时，表观密度为3.135 g/cm3，平均密度为3.135 g/cm3；粒径为4.75 mm～9.5 mm 时，毛体积密度为3.015 g/cm3，表观密度为3.089 g/cm3，平均密度为3.052 g/cm3；粒径为9.5 mm～13.2 mm 时，毛体积密度为3.040 g/cm3，表观密度为3.096 g/cm3，平均密度为3.068 g/cm3；粒径为13.2 mm～16 mm 时，毛体积密度为3.048 g/cm3，表观密度为3.106 g/cm3，平均密度为3.077 g/cm3，级配曲线如图2 所示。

图1 公路路面表层抗滑移处理结构

图2 密实型级配曲线

图2 中，横栏为筛孔尺寸，纵栏为通过百分率。如图2 所示，在筛孔尺寸为0 mm 时，通过百分率为11%；在筛孔尺寸为0.075 mm 时，通过百分率为15%；筛孔尺寸为0.15 mm 时，通过百分率为20%；筛孔尺寸为0.3 mm 时，通过百分率为25%；筛孔尺寸为0.6 mm 时，通过百分率为32%。整个级配过程中，公路沥青路面的沥青、骨料配比需要落实最大密实度原则，确保沥青与骨料之间粘结力、骨料颗粒之间嵌入挤压力、骨料颗粒之间内在摩擦阻力均达到最大[2]。

2 公路路面抗滑表层施工技术应用过程

2.1 准备材料

2.1.1 沥青

在沥青路面抗滑表层处理时，上面层可选择改性SBS 沥青，为SK 基质沥青掺加5%SBS 改性沥青。改性SBS 沥青针入度（25℃）应达到40/0.1 mm，针入度指数达到0.2，延度应达到30 cm，软化点应达到73℃，溶解度应达到99%，闪点应达到230 ℃，弹性恢复应达到85%，离析温度应达到2.5 ℃。

2.1.2 粗集料

粗集料是沥青路面抗滑表层处理用材料之一，占总材料用量的85%～89%，一般选择石灰岩碎石或玄武岩碎石、辉绿岩碎石、花岗岩碎石复配。根据JTGE42《公路工程集料试验规程》，可以按照0.236:0.764 的质量比，将玄武岩碎石、石灰岩碎石掺和，确保粗集料压碎值（700kN）小于等于18%，洛杉矶磨耗值（700 转）小于等于20%，磨光值达到或超过42%。同时公路路面表层抗滑移处理用材料应完全破碎，外在形状接近立方体，具有棱角，质地坚韧，外在粗糙，扁平细长颗粒含量小于15%，对沥青粘附性大于等于4 级，坚固性小于等于12%，软石含量小于等于1%，吸水率小于等于2.0%，石料冲击值小于等于28%[3]。

2.1.3 细集料

公路路面表层抗滑移处理用细集料为砂，砂的毛体积密度为2.733 g/cm3～2.801 g/cm3，表观密度为2.767 g/cm3～2.812 g/cm3，平均密度为2.750 g/cm3～2.805 g/cm3。

2.2 拌和材料

公路路面表层抗滑移处理用材料拌和流程见图3。

图3 公路路面表层抗滑移处理用材料拌和流程

根据图3，结合原设计公路路面表层抗滑移处理配方，在4000 型沥青拌和站内处理材料。在沥青原料投入时，控制拌和站温度达到165 ℃以上、175 ℃以内，在辅料投入时，控制拌和站温度达到175 ℃以上、195℃以内，拌和60 s 及以上，过磨发育后，公路路面表层抗滑移处理用材料温度应达到175 ℃以上、185 ℃以内，为后期沥青料平整、均匀摊铺与密实碾压提供良好条件[4]。

2.3 应用材料

2.3.1 运输

在公路路面表层抗滑移处理用材料拌和完毕后，借助自卸式带篷布运输车（车厢周边塞填加厚泡沫板），将公路路面表层抗滑移处理用材料先后装填到运输车车厢前端、中端、后端。进而调整车辆车厢高度、接料口高度，以公路路面表层抗滑移处理用材料呈“山字”形为宜，从源头解决公路路面表层抗滑移处理用材料在运输途中前后移动离析问题[5]。

2.3.2 摊铺

摊铺前，由专人排查公路路面，确定公路路面无病害，若存在路面病害，则预先处理，处理方法随公路路面类型的变化而变化，具体见表1。

根据表1 方法处理完毕后，人工与机械配合全面清除公路路面杂物、灰尘、油污，均匀撒布增强型乳化沥青。等待增强型乳化沥青破乳期间，加热摊铺机熨平板，促使摊铺机熨平板温度超过100 ℃，加热时间超过30 min。

表1 公路路面病害及处理方法

待增强型乳化沥青破乳且摊铺机熨平板预先加热后，以2台摊铺机梯队式作业的形式，连续、平稳摊铺，前一台摊铺机、后一台摊铺机之间距离小于等于5 m。根据公路路面表层不平整度控制要求，摊铺期间夯锤频率需超出20 Hz，摊铺速度在2.5 m/min±0.5 m/min 左右，搭接宽度在15 cm 左右[6]。

2.3.3 碾压

在摊铺后，操作者可以借助4 台双钢轮振动压路机，规范碾压，碾压程序及参数见表2。

根据表2，碾压初期，操作者可以对初次碾压温度进行测量，确保公路路面表层抗滑移处理用材料碾压温度达标，并及时铲除温度不达标时碾压的公路路面表层抗滑移处理用材料。

表2 公路路面表层抗滑移处理用材料碾压程序及参数

3 公路路面抗滑表层施工技术应用效果

3.1 评价模型

利用Penn State 模型，对公路路面表层抗滑移效果进行评价。公路路面抗滑表层处理效果评价模型如下：

式（1）中，F（S）为车辆轮胎在滑移速度为S 时的摩擦因数；F0为与路面微观构造有关的特征系数，即车辆轮胎滑移速度为0 时的摩擦因数；S0为与路面宏观构造有关的特征数，即车辆轮胎在滑移速度为0 时的公路路面构造函数，如表层纹理。

3.2 评价结果

在公路路面抗滑表面构成后，对公路路面表层波长进行分析，得出结果见表3。

表3 公路路面抗滑表层纹理波长

表 3 中 的 标 准 由 PIARC （The Permanent International Association of Road Congress，国际道路会议常设会）设定。表中，不平整度为与公路表面基准平面存在偏差的程度，与行车作用、公路路面结构不足存在一定联系，案述公路路面不平整满足标准要求；微观纹理；宏观纹理是沥青公路路面混合料表面颗粒的微观结构，表现为公路路面表层微观粗糙度，可与车辆轮胎表面橡胶颗粒相互作用，较大的微观纹理粗糙度决定着轮胎- 公路路面表层黏附力的增加，案述公路路面微观纹理在0.2 mm～0.5 mm 之间，表明轮胎- 公路路面黏附力较大，可以打破路面特别是湿路面表面水膜，降低车辆轮胎滑移事故发生率；巨纹理是裂缝、车辙、坑洞现象的描述依据，案述工程巨纹理在50 mm～100 mm 之间，表明车辙、裂缝、坑洞等问题较少，满足规范要求；宏观纹理受公路路面表层骨料颗粒形状、粗细骨料类型、集料级配的共同作用，可以为车辆高速行驶时的轮胎提供抗滑力，案述工程巨纹理在35 mm～45 mm 之间，可以满足车辆快速行驶期间路面抗滑要求。

4 结论

综上所述，公路沥青路面抗滑表层对于交通运输事业发展具有重大意义，可以在一定程度上减少路面长时间运行过程中的抗滑性能下降风险。因此，操作者应根据公路所在地气候特点，选择适宜的沥青路面表层材料，科学级配，合理应用，从源头解决车辆与公路沥青路面接触滑移问题，确保行车安全。