陳淑華

（河北省高速公路石安管理處，河北 石家莊 054001）

0 引言

我國的高速公路發(fā)展迅速，已經(jīng)逐步建立了較為快捷的公路網(wǎng)，通車里程居世界前列。瀝青路面因其優(yōu)良的性能，在高等級公路中應用較廣泛。但是，已建成使用的瀝青公路將會面臨多種因素的影響，公路養(yǎng)護越來越受到人們的重視?，F(xiàn)今，我國的交通量增長較快，軸載亦有增大趨勢，在高溫情況下瀝青路面容易形成車轍。在路面車轍（1.5~2.5cm）不易使用單層微表處的情況下，可采用小粒徑薄層罩面修復。隨之而來的問題是小粒徑面層的抗滑性是否滿足安全性的要求，這得到了人們的普遍關注。在評價抗滑性時，采用構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)。本文通過研究不同CA比對瀝青混合料抗滑性的影響，以期找到合適的CA比獲得較好的抗滑安全性。

1 原材料試驗

1.1 瀝青

在試驗過程中，本文采用廣東茂名產(chǎn)的SBS改性瀝青（Ⅰ—D）。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）對選用的瀝青主要技術指標進行測定，試驗結(jié)果見表1。

表1 SBS改性瀝青（Ⅰ—D）基本指標

表1 （續(xù)）

1.2 集料

由于罩面層的特殊性，對石料要求較高，試驗采用玄武巖。粗集料和細集料的主要性能指標見表2和表3。

表2 粗集料基本指標

表3 細集料基本指標

本文采用的礦粉為石灰?guī)r，其基本性能見表4。

表4 礦粉的基本指標

2 研究方案

2.1 CA比介紹

貝雷法主要通過控制關鍵篩孔的通過率，使礦質(zhì)混合料獲得優(yōu)良的骨架結(jié)構(gòu)。貝雷根據(jù)二維數(shù)學模型，認為細一級粒料的粒徑與形成骨架的大粒徑的比值大致為0.15~0.29（取中值為0.22）。因此，控制篩孔可通過以下公式確定：

PCS=0.22×NMPS

SCS=0.22×PCS

TCS=0.22×SCS

式中：PCS為第一控制篩孔尺寸（mm）；NMPS為公稱最大粒徑（mm）；SCS為第二控制篩孔尺寸（mm）；TCS為第三控制篩孔尺寸（mm）。

貝雷法有3個評價參數(shù)（CA比、FAc比、FAf比），其中，CA比用來評價粗集料含量和空隙特征。CA比計算公式為：

式中：PD/2為粒徑為D/2（D為公稱最大粒徑）的通過率（%）；PPCS為第一控制篩孔的通過率（%）。

因此，對于AC—10型瀝青混合料，主要控制篩孔見表5。

表5 AC—10型瀝青混合料主要控制篩孔

2.2 研究方案設計

路面抗滑能力關系到汽車行駛的安全性，路面與輪胎之間摩擦力的大小與3個因素有關：（1）行駛車輛的速度、輪胎的花紋類型和破損程度、輪胎與路面的接觸面積等；（2）路面構(gòu)造及其潮濕程度；（3）外界氣候條件。從路面自身角度出發(fā)，路面抗滑性主要與路面構(gòu)造有關。路面構(gòu)造可分為宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造。宏觀構(gòu)造主要與粗集料的形狀、尺寸和分布等有關；微觀結(jié)構(gòu)決定于集料的礦物組成、棱角性和表面特征等。

本文采用AC—10型瀝青混合料，采用不同CA比的級配，按照確定的最佳油石比成型車轍板，并進行抗滑性指標測定。在試驗過程中，設定5個CA比（0、0.1、0.2、0.3、0.4），具體級配見表6和圖1。雖然本文采用不同的CA比，但是各級配2.36mm及以下篩孔通過率保持一致，而油石比與細料所占比例有緊密聯(lián)系，考慮到試驗的對比性，決定采用統(tǒng)一的油石比，并且最佳油石比是在CA比為0.4的級配基礎上確定的，取為5.2%。

表6 不同級配篩孔通過率（%）

圖1 不同級配篩孔通過率

3 路面構(gòu)造深度試驗

3.1 路面構(gòu)造深度試驗方法及結(jié)果

測定路面構(gòu)造深度可以評定路面的宏觀構(gòu)造，在一定程度上反映了路面的抗滑性。瀝青路面宏觀構(gòu)造反映了路面水平方向上的凹凸情況，與粗集料的形狀、尺寸和分布等有關。宏觀構(gòu)造為車輛輪胎和路面接觸界面的動力水排出提供了通道，因而可以提高路面抗滑性。

按照設定的5種級配和確定的最佳油石比（5.2%），成型車轍板。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）中的構(gòu)造深度試驗方法（T 0961—1995）進行試驗。路面表面構(gòu)造深度計算公式為：

式中：TD為路面表面構(gòu)造深度（mm）；V為砂的體積（cm3）；D為攤平砂的平均直徑（mm）。

試驗結(jié)果見表7和圖2。

表7 不同CA比下測定的構(gòu)造深度

圖2 構(gòu)造深度與CA比之間的關系

3.2 路面構(gòu)造深度試驗結(jié)果分析

分析表7和圖2可知，當CA比在0~0.4時，構(gòu)造深度隨CA比的增大而減小，CA比取0.3時的構(gòu)造深度為最大構(gòu)造深度的69.1%。對于AC—10型瀝青混合料，CA比反映了2.36~4.75mm的集料與大于2.36mm集料的比例關系，CA比越小，粗集料越多。當CA比在0~0.4逐漸增大時，混合料細料比例增大，填充緊密，密實度增大，空隙減小，因而造成構(gòu)造深度減小。

4 路面摩擦系數(shù)試驗

4.1 路面摩擦系數(shù)試驗方法和結(jié)果

本試驗通過擺式摩擦系數(shù)測定儀測定瀝青路面（試件）的抗滑值，反映了潮濕狀態(tài)下路面（試件）的抗滑能力。按照設定的5種級配和確定的最佳油石比（5.2%），成型車轍板。根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）中的路面摩擦系數(shù)試驗方法（T 0964—2008）進行試驗。試驗結(jié)果見表8和圖3。

表8 不同CA比下測定的摩擦系數(shù)

圖3 摩擦系數(shù)與CA比之間的關系

4.2 路面摩擦系數(shù)試驗結(jié)果分析

室內(nèi)路面摩擦系數(shù)試驗反映了在未開放交通的條件下路面的抗滑性，其主要與路面的微觀結(jié)構(gòu)有關。分析路面摩擦系數(shù)試驗結(jié)果可知，路面摩擦系數(shù)隨CA比增大有減小趨勢，但減幅不大，CA比取0.3時的摩擦系數(shù)為最大摩擦系數(shù)的84.5%。路面摩擦系數(shù)與CA比的關系有待于進一步研究。

4.3 兩個試驗之間的關系

將路面構(gòu)造深度試驗結(jié)果和路面摩擦系數(shù)試驗結(jié)果結(jié)合起來進行分析，找出其內(nèi)在的規(guī)律（見圖4）。

圖4 路面摩擦系數(shù)和路面構(gòu)造深度之間的關系

由圖4可知，路面摩擦系數(shù)和路面構(gòu)造深度之間線性相關性較好，R2為0.9567。

5 結(jié)論

采用不同的CA比，按照確定的最佳油石比成型車轍板，進行室內(nèi)抗滑性試驗，以路面摩擦系數(shù)和路面構(gòu)造深度作為評價指標，研究抗滑性變化規(guī)律。通過試驗得出以下結(jié)論。

（1）當CA比介于0～0.4時，路面摩擦系數(shù)和路面構(gòu)造深度隨CA比的增大而減小，路面構(gòu)造深度減幅相對較大。這是因為路面構(gòu)造深度反映了路面的宏觀構(gòu)造，受級配影響較大。而路面摩擦系數(shù)與路面微觀構(gòu)造有關，主要受集料礦物組成、棱角性和表面特征的影響，級配變化對其影響相對小些。

（2）通過對路面摩擦系數(shù)和路面構(gòu)造深度試驗結(jié)果進行線性回歸發(fā)現(xiàn)，兩種評價指標相關性較好。

（3）CA比的變化對路面抗滑性有較大影響，但CA比的取值并不能僅僅考慮抗滑性，因為往往空隙率與抗滑性相矛盾，在路面設計時，應綜合考慮。

[1]JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[2]JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范[S].

[3] 趙戰(zhàn)力.基于分形方法的瀝青路面抗滑技術研究[D].西安：長安大學，2005.

[4] 黃云涌，邵臘庚，劉朝暉.瀝青路面抗滑試驗研究[J].公路交通科技，2002，19（3）：5-8.