級配對瀝青路面抗滑性的影響研究

王玉杰

（重慶交通大學 重慶 400041）

級配對瀝青路面抗滑性的影響研究

王玉杰

（重慶交通大學 重慶 400041）

本文選取4種不同級配AC-13瀝青混合料，采用手工鋪砂法和擺式儀法，檢測試件的初始抗滑值和不同磨耗時間條件下的抗滑值。試驗結(jié)果表明：隨著混合料中粗集料變多，其擺值變大，抗滑性能變好；對比4種級配的初始抗滑值和磨耗后的抗滑值，隨著磨耗時間的增加，抗滑擺值變小，路面抗滑性能降低。

抗滑性能；表面構造深度；磨耗試驗

道路抗滑性能是決定駕駛車輛安全行駛的關鍵因素。級配的復雜多樣導致級配的差異影響路面抗滑性能不同，而路面層材料常用AC-13型瀝青混合料。因此，研究路面抗滑性能受不同級配AC-13瀝青混合料面層的響應關系。

1 瀝青路面的抗滑特性

汽車輪胎在路面移動發(fā)生摩擦，其值的大小表征道路抗滑性能。對行駛在路面上的車輛而言，是指在一定條件下車輛的緊急制動距離[2]。一般情況下，從宏觀角度將路面面層的粗糙程度來直觀表征抗滑性能，而從受力角度用輪胎與面層接觸的摩擦系數(shù)來理論計算抗滑性。

圖1 四種路面構造在不同車速的情況下與抗滑能力的關系[2]

從圖1中可看出，③和⑤的微觀構造雖相似，但當車輛在低速行駛時③的抗滑值比⑤還大，隨著車速的提高，③的抗滑值變得比⑤小很多，這是因為③的宏觀構造小。車速較低時，③和⑤具有粗糙的微觀構造，它們的抗滑能力比那些沒有粗糙微觀構造的②和④要高。當車速在50km/h時，與④相比，③具有良好的微觀構造，但是由于④有著粗糙的宏觀構造，可以稍稍彌補③在微觀構造上平滑的缺點。此時，④跟⑤曲線，它們擁有不同的微觀構造，雖然在高車速的情況下二者斜率相同，但是④的微觀構造不好。

2 AC-13瀝青混合料配合比設計

2.1 原材料選取

本試驗采用 90#基質(zhì)瀝青，集料用當?shù)氐氖規(guī)r分三檔為：10-15mm碎石、5-10mm碎石、3-5mm碎石、0-3mm石屑，級配用AC-13，填料選取礦粉。

2.2 材料比例及最佳油石比

本試驗通過控制粗細料的摻配，用規(guī)劃求解法計算各檔材料配合比例，通過馬歇爾試驗確定出4種級配最佳油石比。結(jié)果見表1。

表1 瀝青混合料配合比

3 抗滑指標測試

表2 試件初始抗滑指標測試結(jié)果

3.1 初始抗滑指標的測試

采用車轍板試件面層模擬真實路面，采用鋪砂法在車轍板上測得表面構造深度，再用英式擺式儀測其擺值，試件初始抗滑指標測試結(jié)果見表2。

級配A的構造深度最高，擺值也最大。在集料組成上，大于4.75mm的粗集料含量很多，結(jié)構穩(wěn)定密實，空隙率小。級配B的擺值比級配A的稍低，可以看到級配B中4.75mm通過率比級配A高，所以粗集料含量降低一點，說明擺值與粗集料的含量有關。級配C為典型的S型曲線，它的擺值比級配B的略高一點，在集料組成上，與級配B相比就是減少了4.75mm以上集料的含量，粗集料含量略少。級配D的表面構造淺，擺值最低。在集料組成上，0～3這一檔細料含量偏大，粗集料含量偏小，表面不夠粗糙。這種由較多的細料組成的混合料在車輪作用下容易發(fā)生移位變形，不能很好地保持初始粗糙度，所以抗滑性能的衰減可能比較快。

3.2 磨耗試驗后抗滑指標的測量

在實驗室模擬實際車輪作用狀況，作出了混合料的抗滑性能隨積累荷載作用時間變化的曲線。將車轍試驗儀設定試驗溫度為常溫，輪壓為0.7MPa，車輪行走次數(shù)為42次/min，每碾壓2520次或5040次就測一次擺值和構造深度，也就是每隔1h-2h測一次指標。測得的磨損后的擺值見表3。分析曲線見圖2。

表3 試件磨損后擺值測試結(jié)果

圖2 擺值的衰減曲線

由圖可知，在試驗的前4個小時，A、B、C級配的摩擦系數(shù)衰減較快，隨著時間的延長，衰減速率放慢，直到試驗6個小時后才逐漸趨于穩(wěn)定。

（1）級配A磨耗作用后，擺值衰減達到了5.5BPN，這是因為表面粗糙結(jié)構逐漸被磨平，導致抗滑性衰減過快。（2）級配B雖然在初始構造深度和擺值都不是最好的，但是衰減值都最小，它能夠很好地保持初始的抗滑性能。（3）級配 C在抗滑性的衰減上比B快一些，但是相對于A和D來說要緩慢些，級配C的穩(wěn)定性差一些。（4）級配D在磨耗4h的時候，擺值有所上升，這是由于瀝青膜和表面細集料的磨損，使得表面構造變得粗糙，部分尖銳的石料表面外露，導致了摩擦系數(shù)的升高，隨著碾壓次數(shù)的增加，表面的粗糙瀝青膜和尖銳的石料逐漸被磨光，這樣摩擦系數(shù)會逐漸降低。在4種級配中，級配D的擺值衰減幅度最大，為6.2BPN，綜合抗滑性能最差。

4 結(jié)論

（1）通過控制2.36mm和4.75mm的通過率，用馬歇爾試驗方法確定4種級配的最佳油石比，級配A為4.8%，級配B為4.95%，級配C為5.05%，級配D為5.1%。

（2）在室內(nèi)用鋪砂法和擺式儀法測試車轍試件的初始抗滑值，結(jié)果表明在混合料類型相同時下，抗滑值同細集料含量具有很好的相關性，4.75mm篩孔的通過率越小，粗集料越多，單位長度內(nèi)同擺錘膠片接觸的集料增加，擺值越大，表面越粗糙，抗滑性能越好。

（3）采用室內(nèi)磨耗試驗表征抗滑性能的衰減規(guī)律，試驗表明，粗集料過多或者細集料過多的混合料擺值的衰減速度都比較快。

[1]拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術手冊［M］.北京:人民交通出版社，2006.

[2]申愛琴，張艷紅，郭寅川．三類瀝青路面結(jié)構力學響應的對比分析［J］．長安大學學報：自然科學版，2009，29（4）：1-7．

[3]中華人民共和國行業(yè)標準.JTGD50-2006公路瀝青路面設計規(guī)范［S］．北京：人民交通出版社，2006．

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