瀝青路面抗滑性能的影響因素分析

張永利

(中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，車輛對(duì)于道路的要求已經(jīng)不再是能夠通行的需要那么簡(jiǎn)單，而是對(duì)道路的各種品質(zhì)有了較高的要求，比如道路的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、以及行車舒適度等，其中道路的可靠、安全性是評(píng)價(jià)道路性能的一個(gè)重要指標(biāo)。道路的安全性與公路的很多因素有著直接的關(guān)聯(lián)，比如路面的抗滑性能力指標(biāo)，這項(xiàng)指標(biāo)如果滿足要求，高速行駛的車輛與道路之間就會(huì)有足夠的摩擦力，因此，車輛的剎車系統(tǒng)也會(huì)發(fā)揮出最大的工作效力，交通事故的發(fā)生頻率也會(huì)大大降低。我國(guó)公路的建設(shè)工作起步較晚，對(duì)于各種路面的抗滑性能指標(biāo)并沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，很多公路建成之后，雖然當(dāng)時(shí)的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明其抗滑性能滿足設(shè)計(jì)要求，然而當(dāng)公路運(yùn)行后，隨著路面的摩擦，這個(gè)指標(biāo)會(huì)逐漸的下降。因此，探討分析在不同因素的情況下的路面抗滑性能的變化特性，對(duì)車輛的安全行駛具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 路面與車速的影響

新建路面的抗滑性能主要來(lái)源于路面粗糙構(gòu)造方式，但是這種的抗滑能力在該路段開放交通后并不是一直處于平衡的，當(dāng)行駛車速及行車荷載的不同條件下，路表的抗滑性能會(huì)出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，研究證實(shí)，路面抗滑表層的材料特性及組成，以及車速對(duì)衰減產(chǎn)生較大影響。

路面的微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造及粗糙是路表面構(gòu)造主要形式，對(duì)瀝青路面抗滑性表具有重要的影響，本文重點(diǎn)分析宏觀構(gòu)造對(duì)路面抗滑性的影響。路面的宏觀構(gòu)造就是路面的粗糙反應(yīng)，影響路面宏觀構(gòu)造使用效果的因素是多方面的，其中抗滑性能和視覺性能的改善是較為重要的，且對(duì)道路的安全性產(chǎn)生較大貢獻(xiàn)。下圖所示為粗構(gòu)造和細(xì)構(gòu)造以及行駛速度與抗滑能力的關(guān)系。

圖1 路表面構(gòu)造及車速對(duì)抗滑能力的影響

上圖可以看出:車輛在粗糙的細(xì)構(gòu)造的路面上低速行駛時(shí)，A和C的抗滑性能要優(yōu)于B和D的平滑細(xì)構(gòu)造路面，這時(shí)對(duì)抗滑能力起決定作用的細(xì)構(gòu)造;當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，粗構(gòu)造是導(dǎo)致路表抗滑能力的下降率主要原因，因此，路面的抗滑能力A和B相應(yīng)大于C和D狀況;另外，當(dāng)路表面的粗構(gòu)造和細(xì)構(gòu)造的組合方式均為粗糙A時(shí)，路面的抗滑能力產(chǎn)生最佳狀態(tài)。

2 車輛輪胎因素

輪胎橡膠是一種彈性材料。輪胎的材質(zhì)、表面的條紋類型等都會(huì)對(duì)接觸面的正壓力產(chǎn)生影響，從而影響摩擦力的大小。通?？ㄜ嚨膭x車的距離是小汽車的兩倍，這主要跟輪胎的材質(zhì)有關(guān)系，此外還跟二者的負(fù)載有關(guān)系，當(dāng)車輛負(fù)載較大，會(huì)導(dǎo)致輪胎與路面的接觸面積增大，從而摩擦力減小，車輛減速行駛時(shí)，輪胎處產(chǎn)生的高溫也會(huì)對(duì)摩擦力有較大的影響，因?yàn)闇囟鹊奶岣邥?huì)影響到摩擦系數(shù)，在荷載不變的情況下，如果增大輪胎的氣壓，會(huì)讓接觸面積減小，從而提高摩擦力，這對(duì)于車輛的快速減速有很大的幫助。

另外，不同胎面花紋的輪胎在縱向或橫向荷載作用下將產(chǎn)生完全不同的變形情況，因此它們產(chǎn)生縱向或橫向摩擦力的能力也完全不同，這充分說明了橡膠彈性變形對(duì)輪胎與路面間會(huì)產(chǎn)生摩擦力的作用。在路面較大微凸部位及輪胎面花紋等的作用下，橡膠輪胎面在反復(fù)的作用下，會(huì)產(chǎn)生很大的彈性變形，這種變形及變形恢復(fù)力會(huì)導(dǎo)致摩擦力的增大，從而可以提升路面的抗滑性能。

3 氣候因素

輪胎和路面間摩擦力大小也受氣候條件的影響，路面水膜存在的狀況和路面隨著季節(jié)性變化是氣候條件的主要影響因素。

1)水膜厚度

水膜的厚度受很多因素的影響，研究表明，潮濕路面的水膜通常會(huì)超過3mm，在橫坡或者不平衡的路段上，水膜的厚度往往比過渡段上的要厚許多。如果水膜的厚度超過一定的數(shù)值，車輛行駛過程中就可能產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象，一旦發(fā)生了水漂，輪胎與路面的摩擦力接近于零，抗滑性能幾乎為零，這對(duì)于車輛安全無(wú)疑產(chǎn)生了致命的影響。

2)季節(jié)性因素

摩擦系數(shù)跟溫度有著重要的關(guān)聯(lián)，季節(jié)的變化導(dǎo)致溫度差的存在，從而影響了路表的摩擦力大小，有很多的數(shù)據(jù)表明，輪胎與路面的摩擦力大小，冬季整體性均值最高，夏季最低，春季和秋季處于二者之間，這就表明了季節(jié)性的溫度差異對(duì)摩擦系數(shù)的影響。環(huán)境也會(huì)影響到摩擦系數(shù)，主要跟雨雪天氣導(dǎo)致的路面積水以及路表污染物兩個(gè)因素有關(guān)。路表污染物主要有遺漏的汽油、泥土以及工業(yè)粉塵等，一旦遭遇雨雪天氣，這些污染物便會(huì)與水混合在一起，形成路表的油膜，此外，污染物堆積在路表，致使路面的排水能力嚴(yán)重下降，長(zhǎng)此以往，對(duì)行車安全也會(huì)造成嚴(yán)重的影響。

4 路齡因素

瀝青路面投入使用后，隨著瀝青的老化、外界環(huán)境的干擾，車輛的摩擦系數(shù)必然隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而發(fā)生一定的變化，鑒于目前我國(guó)的瀝青路面材料很多采用級(jí)配為AC-13及AC-16的路面材料，為此對(duì)同等條件下對(duì)AC-13與AC-16瀝青路面在路齡不同時(shí)其使用情況的摩擦系數(shù)進(jìn)行調(diào)查測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果如圖所示。

從圖2-3中可以看到，AC-13和AC-16路面摩擦系數(shù)隨著路齡的增大而變小，且AC-13路面自第2年至第4年的下降趨勢(shì)明顯，幾乎按照線性分布，摩擦系數(shù)從0.48下降到0.36;AC-16路面分別測(cè)得1、2、3、4年的摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)，分析可知，其第2年到第3年的下降率大約為9.75%，第3年到第4年的摩擦系數(shù)下降率為1.05%，總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

摩擦系數(shù)隨著時(shí)間的推移而下降，究其原因，一方面，測(cè)試時(shí)間的選擇對(duì)測(cè)定系數(shù)數(shù)值具有很大的影響。當(dāng)瀝青路面鋪筑結(jié)束尚未投入使用時(shí)，瀝青路面上由于瀝青的天然特性會(huì)形成一種瀝青薄膜結(jié)構(gòu)，這種薄膜結(jié)構(gòu)較為光滑，摩擦系數(shù)差。當(dāng)路面通車后，隨著汽車車輪對(duì)路面的不斷磨耗，原有的瀝青薄膜將會(huì)磨損掉，瀝青路面的摩擦系數(shù)值明顯增大，但是隨著時(shí)間的進(jìn)一步推移，該系數(shù)又會(huì)慢慢顯小，年降低幅度在20%左右，通車2年內(nèi)最終形成一個(gè)較為穩(wěn)定的摩擦系數(shù)值，不再發(fā)生較大的變化，此時(shí)對(duì)摩擦系數(shù)測(cè)量值可以代表路面摩擦系數(shù)的真實(shí)測(cè)量值，也表征著路面的抗滑能力。，路面摩擦系數(shù)的測(cè)量不但是針對(duì)新建公路的，對(duì)于已建公路也需要定期進(jìn)行測(cè)量，定量定性分析，保障路面的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足通車要求。

5 結(jié)論

瀝青路面抗滑性能是保障公路特別高等級(jí)公路安全、舒適、高速行駛的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。影響路面的抗滑能力的因素很多，因此，不斷優(yōu)化創(chuàng)新目前瀝青路面抗滑技術(shù)是提高路面抗滑能力的客觀需要，在進(jìn)行道路建設(shè)時(shí)應(yīng)認(rèn)識(shí)到路面抗滑能力的重要性，探索出好的施工方法、結(jié)構(gòu)材料，保障路面的抗滑性能滿足要求。

［1］趙戰(zhàn)利.瀝青路面抗滑表層研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2002(1).

［2］張新天，瀝青路面抗滑表層構(gòu)造特征及其影響分析［J］.北京建筑工程學(xué)報(bào)，2005(9).

［3］夏禮秀.高速公路路面摩擦系數(shù)的測(cè)試與評(píng)價(jià)［J］.公路交通科技，2002(1).

［4］王利利.路面抗滑性能變化特性研究［D］.北京:北京工業(yè)大學(xué)，2008(5).