關(guān)鍵詞：瀝青路面 | 抗滑性能 | 衰減規(guī)律

路面抗滑性能是評(píng)價(jià)路面安全性的重要因素，良好的路面抗滑性能為路面安全行車提供保障[1]。在長(zhǎng)期車輛荷載作用下瀝青路面抗滑性能發(fā)生較快衰減，不能滿足道路行車安全性的需求，因此針對(duì)瀝青路面抗滑性能衰減規(guī)律開展研究對(duì)提升道路行車安全具有重要意義。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)路面抗滑性能衰減規(guī)律進(jìn)行了大量研究。申愛琴等[2]、謝群等[3]利用室內(nèi)加速加載、磨光機(jī)等設(shè)備模擬車輛荷載，并利用鋪砂法、擺式儀法測(cè)試不同車輛作用下的試件表面抗滑性能，研究了不同磨耗情況下路面抗滑性能變化情況，得出了路面抗滑性能在不同時(shí)期衰減速率不同的結(jié)論。許新權(quán)等[4]、鄭天罡等[5]、殷建軍等[6]、高偉等[7]對(duì)實(shí)際道路進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，利用傳統(tǒng)抗滑性能測(cè)試方法測(cè)得不同路面類型、交通量和施工質(zhì)量等影響因素均對(duì)路面抗滑性能衰減有較大影響的結(jié)論。

目前針對(duì)路面抗滑性能監(jiān)測(cè)主要采用室內(nèi)模擬和室外長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的方法，但室內(nèi)模擬主要采用自主改裝或研發(fā)的車轍儀、磨光機(jī)等設(shè)備模擬車輛荷載，其模擬的行駛軌跡多為圓周或直線作用，不能完全模擬路面所受車輛的揉搓作用。因此筆者選取北京市懷柔區(qū)城市主干路楊雁路路面瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)和交通量參數(shù)等調(diào)查資料，在試驗(yàn)室內(nèi)成型與實(shí)際道路面層指標(biāo)相同的瀝青混合料試件，按實(shí)際交通量參數(shù)進(jìn)行道路交通作用模擬試驗(yàn)并進(jìn)行路面抗滑性能檢測(cè)，研究瀝青路面抗滑性能隨服役時(shí)間的變化規(guī)律，為類似工程提供參考。

試驗(yàn)材料

原材料性能

楊雁路面層采用70號(hào)基質(zhì)瀝青和石灰?guī)r集料[8]，為保證室內(nèi)、外混合料性能指標(biāo)一致，選擇與楊雁路相同的瀝青和集料制作室內(nèi)試件。按照J(rèn)TGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[9]和JTGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[10]對(duì)原材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見表1。瀝青混合料設(shè)計(jì)中采用的粗、細(xì)集料均為石灰?guī)r，按照J(rèn)TGE42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》[11]對(duì)石灰?guī)r集料進(jìn)行原材料性能測(cè)試，結(jié)果見表2、3。

從表1~3可以看出，所有原材料技術(shù)性能均符合規(guī)范要求。

配合比設(shè)計(jì)

采用篩分級(jí)配進(jìn)行AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，保證室內(nèi)成型試件與實(shí)際道路面層混合料通過率一致。依據(jù)馬歇爾試驗(yàn)確定zui佳油石比為4.8%時(shí)的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4，瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表4、5可以看出，該瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)滿足規(guī)范要求。

試驗(yàn)方法

為滿足MMLS3儀器使用需要，按設(shè)計(jì)配合比成型6個(gè)試件，完成養(yǎng)護(hù)后將其切割成為符合儀器尺寸要求的試件，試件成型示意見圖1。

根據(jù)楊雁路服役初期的交通量數(shù)據(jù)，按式(1)[10]計(jì)算出其服役第1年雙向年平均日交通當(dāng)量軸次為12317次，按式(2)[12]計(jì)算其設(shè)計(jì)年限內(nèi)單方向單個(gè)車道累計(jì)當(dāng)量軸次，車道數(shù)為雙向4車道。

該試驗(yàn)選取服役后1、2、3、4、5、6、8、11、14個(gè)月共10個(gè)周期進(jìn)行路面抗滑性能測(cè)試，依據(jù)式(2)計(jì)算出各測(cè)試周期下累計(jì)當(dāng)量軸次見表6。

將成型好的試件放入加速加載設(shè)備試件槽中，調(diào)整接地壓強(qiáng)為0.7MPa開始車輛荷載模擬。在每個(gè)測(cè)試周期時(shí)取出試件對(duì)每個(gè)試件分別在輪跡帶處按文獻(xiàn)[13]完成抗滑性能測(cè)試，待試件表面干燥后繼續(xù)將其放入試件槽中進(jìn)行后續(xù)周期車輛荷載模擬。MMLS3儀器理論zui大荷載作用次數(shù)為7200次/h，受試驗(yàn)條件所限，經(jīng)調(diào)整和測(cè)試zui終確定加載效率為5200次/h。

試驗(yàn)結(jié)果及分析

不同車輛荷載作用下路面抗滑性能測(cè)試結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，隨著車輛荷載作用次數(shù)的增加，路面抗滑性能在55.2萬次前逐漸上升，55.2萬次后逐漸下降。這可能是由于道路建成初期路面抗滑能力主要由波長(zhǎng)為0~0.5mm的微觀紋理和波長(zhǎng)為0.5~5mm的宏觀紋理共同提供，而宏觀紋理主要影響車輛高速下的抗滑性能，其主要受瀝青混合料級(jí)配影響。隨著路面服役時(shí)間的增長(zhǎng)，道路表面瀝青逐漸脫落，暴露出紋理更為豐富的集料表面，為路面提供了新的紋理，此時(shí)路面抗滑性能由宏觀紋理和波長(zhǎng)為0~0.5mm的微觀紋理共同提供，在瀝青逐漸脫落而輪胎能完全接觸到集料表面紋理時(shí)路面抗滑性能達(dá)到峰值。隨著磨耗次數(shù)的增加，集料表面紋理逐漸趨于平緩，尖峰逐漸被磨平導(dǎo)致微觀紋理作用水平下降，而隨著長(zhǎng)期車輛荷載作用下瀝青混合料被壓密，內(nèi)部不能形成骨架作用的瀝青膠漿和細(xì)集料流動(dòng)至路面，路面紋理趨于平緩，導(dǎo)致宏觀紋理作用水平下降，宏微觀紋理作用同時(shí)下降則表現(xiàn)為路面抗滑性能降低。在抗滑性能下降至一定水平后逐漸趨于平緩，這可能是因?yàn)榧媳砻姹荒ス饧盎旌狭媳粔好苤烈欢ǔ潭群箅S車輛荷載作用次數(shù)增加的衰變速率減小，在道路通車服役后期抗滑性能變化較大。

通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過模擬車輛荷載作用后，車輪與路面接觸位置出現(xiàn)磨光情況，磨光程度隨車輛荷載作用次數(shù)增加而增大。輪跡帶明顯可看出裸露的花白集料，證明集料表面的微觀紋理暴露能使路面抗滑性能提升。同時(shí)，集料表面隨車輛荷載作用次數(shù)增加逐漸光滑，且輪跡帶位置與未磨耗處出現(xiàn)明顯高差，表明長(zhǎng)期荷載作用下混合料被壓密及集料表面被磨光導(dǎo)致的宏微觀紋理作用下降會(huì)導(dǎo)致路面抗滑性能下降。車輛在高速行駛下的抗滑性能主要受宏觀紋理影響，在低速行駛下的抗滑性能主要受微觀紋理影響[6]，試驗(yàn)表明在長(zhǎng)期車輛荷載作用下路面的宏觀、微觀紋理均有不同程度磨損。宏觀紋理主要受集料級(jí)配影響，微觀紋理主要受集料性質(zhì)影響，因此提升路面抗滑性能可考慮選用粗型級(jí)配或高品質(zhì)集料。

結(jié)論

1)隨著服役時(shí)間的增加，路面抗滑性能呈現(xiàn)先上升后下降后趨于平緩的趨勢(shì)，在車輛荷載作用次數(shù)達(dá)到55.2萬次時(shí)路面抗滑性能達(dá)到zui大。

2)路面宏觀和微觀紋理均對(duì)路面抗滑性能有著重要影響，其中宏觀紋理主要受混合料級(jí)配影響，微觀紋理主要受集料品質(zhì)影響，因此建議選擇粗型級(jí)配及高品質(zhì)集料以提供良好的路面抗滑性能。

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全文完 發(fā)布于《市政技術(shù)》2022年1月。作者簡(jiǎn)介：李宇軒，男，工程師，碩士，主要從事路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)、路面結(jié)構(gòu)與材料研究工作

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通常的車轍測(cè)試設(shè)備，僅對(duì)路面材料進(jìn)行非常慢速的加載測(cè)量，不能模擬真實(shí)交通情況，不能模擬真實(shí)車輪碾壓，也不能進(jìn)行反復(fù)加載。相比之下，PaveMLS11這一套路面加速加載測(cè)試設(shè)備，可在路面上進(jìn)行實(shí)際加載。通過PAVETEST?操作軟件，PaveMLS11的荷載可進(jìn)行成比例計(jì)算加載，以確保輪壓和真實(shí)路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載保持同一水平。因此，PaveMLS11的試驗(yàn)結(jié)果可用于模擬常規(guī)的真實(shí)荷載狀態(tài)，設(shè)備可直接用于研究路面上層125mm厚的瀝青層路面性能（無論是實(shí)驗(yàn)室路面還是現(xiàn)場(chǎng)路面）。因此，此小型加速加載設(shè)備對(duì)于研究現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載下路面性能研究，具有非常寶貴的價(jià)值。

縮小比例的加速加載設(shè)備PaveMLS11，也可以用于研究瀝青材料面層的疲勞特性。如果具備某些條件，如：荷載頻率、溫度、橫向擺動(dòng)在內(nèi)的荷載應(yīng)用及老化PaveMLS11對(duì)路面材料/瀝青混合料的突出研究效果，可用于預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)路面車轍等性能。如果相對(duì)于常規(guī)的加速加載試驗(yàn)狀態(tài)，需要和普通車轍測(cè)試設(shè)備一樣評(píng)估慢速加載時(shí)路面性能的狀況，PaveMLS11也可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，只需調(diào)整它的加載速度即可，然而加載方向卻始終模擬真實(shí)行車狀態(tài)而進(jìn)行單向的加載模式。

PaveMLS11小型加速加載設(shè)備，采用標(biāo)準(zhǔn)卡車輪胎的1/3比例尺寸輪胎進(jìn)行加載，安裝有4個(gè)加載輪，測(cè)試長(zhǎng)度接近1.1m，可施加7200次/每小時(shí)加載。作用于300mm直徑試樣上的荷載可至2.7kN（短時(shí)間可達(dá)2.9kN），輪壓700kPa（短時(shí)間可達(dá)800kPa）。

產(chǎn)品特點(diǎn)

▍設(shè)備配置有橫向移動(dòng)系統(tǒng)，可以模擬實(shí)際路面輪跡帶上輪跡的正態(tài)分布，橫移寬度左右可達(dá)各75mm

▍加載輪寬度80mm，在橫向移動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)后加載寬度可達(dá)230mm

▍特殊巧妙的荷載單元設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得路面不平的情況下加載輪對(duì)地荷載依然是穩(wěn)定的

▍設(shè)備有本地手動(dòng)和遠(yuǎn)程自動(dòng)兩種控制方式 ，在遠(yuǎn)程模式下軟件可以記錄設(shè)備高度，環(huán)境溫度，路面溫度和道路內(nèi)部溫度及加載速度、次數(shù)等信息

▍設(shè)備配置有胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在發(fā)生爆胎或者胎壓不足的情況設(shè)備自動(dòng)警報(bào)并停機(jī)

▍設(shè)備有多種試驗(yàn)方式，可以在實(shí)際道路上進(jìn)行試驗(yàn)，也可以使用配置的大尺寸震動(dòng)輪碾成型機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)成型試驗(yàn)道路進(jìn)行試驗(yàn)，或者在實(shí)際道路上取芯，將芯樣放置在實(shí)驗(yàn)室底座內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，或者直接將實(shí)際道路取樣到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)

▍設(shè)備可以使用配置的溫控系統(tǒng)進(jìn)行多種溫度模式試驗(yàn)，可以進(jìn)行路面干式加熱試驗(yàn)，濕式水循環(huán)加熱試驗(yàn)，路面制冷低溫試驗(yàn)

▍小型加速加載設(shè)備配置斷面儀，可以在加載后測(cè)量路面車轍，同時(shí)可以利用車轍與加載次數(shù)的關(guān)系預(yù)測(cè)實(shí)際道路車轍發(fā)展規(guī)律

▍設(shè)備通體由不銹鋼構(gòu)成，以防止潮濕環(huán)境下的腐蝕

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