李菁若，張東長(zhǎng)，譚 巍,2

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067；2.重慶交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院，重慶 400074)

?

粗集料的抗滑耐磨性能評(píng)價(jià)新方法

李菁若1，張東長(zhǎng)1，譚 巍1,2

(1.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067；2.重慶交通大學(xué) 土木建筑學(xué)院，重慶 400074)

為了改進(jìn)現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值評(píng)價(jià)方法，開發(fā)出非曲面、不易斷裂掉粒、樣本量充足的集料板試件及其制備工藝與結(jié)構(gòu)組合；根據(jù)自研儀器——自動(dòng)化測(cè)試路面材料動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)的“集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀”，提出集料板抗滑耐磨性能測(cè)試方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)；研究了不同巖性集料及互摻集料的抗滑性能衰變規(guī)律，分別從主要礦物成分、產(chǎn)出條件與結(jié)構(gòu)構(gòu)造上分析了不同巖性集料板抗滑性能的差異性；互摻集料的抗滑耐磨性能相比弱者達(dá)到強(qiáng)弱結(jié)合偏強(qiáng)的效果，不同巖性集料互摻技術(shù)有待成為抗滑表層選材技術(shù)的新方向；自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化評(píng)價(jià)體系更能綜合體現(xiàn)集料本身的抗滑耐磨性能，可用于瀝青路面抗滑表層室內(nèi)快速選材的新型檢測(cè)方法。

道路工程；集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀；抗滑性能評(píng)價(jià)方法；抗滑性能；集料；互摻技術(shù)

0 引言

現(xiàn)行高速交通的行車條件，如道路渠化交通、超載車輛和超載率等的增加，對(duì)路面抗滑性能提出了更高的要求。瀝青路面表面層在經(jīng)受長(zhǎng)期車輛荷載作用后，包裹在集料表面的瀝青膜逐漸被磨掉，集料逐漸裸露出來(lái)，此時(shí)路面主要依靠集料提供抗滑力。因此在輪胎的作用下，不僅要求集料具有較高的抗磨耗性，而且要求具有較高的抗磨光性。然而目前我國(guó)采用的磨光值試驗(yàn)方法，從材料到試驗(yàn)方法本身均存在一定的人為因素，從而導(dǎo)致了瀝青路面抗滑表層粗集料磨光值這一重要指標(biāo)的不確定性，成為了我國(guó)高速公路瀝青路面建設(shè)中的一處軟肋。

現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于集料磨光值的檢測(cè)不僅試驗(yàn)程序復(fù)雜煩瑣、試驗(yàn)周期長(zhǎng)，且試驗(yàn)過(guò)程引起誤差的因素也比較多，往往會(huì)造成磨光值測(cè)定數(shù)據(jù)偏差過(guò)大，是路用粗集料檢測(cè)中比較不易掌握，又容易出問(wèn)題的檢測(cè)項(xiàng)目，其不足之處主要總結(jié)為以下4方面：(1)理論上：現(xiàn)行規(guī)范評(píng)價(jià)集料磨光值是將被測(cè)集料與標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行比較試驗(yàn)的結(jié)果，其參照系為標(biāo)準(zhǔn)試樣的磨光值，并不能說(shuō)明被測(cè)集料在6 h磨光過(guò)程中摩擦系數(shù)的衰減速度及其衰減規(guī)律[1]；磨光試件所用集料約17±3顆，樣本量少，代表性不足。(2)現(xiàn)實(shí)條件上：距選定標(biāo)準(zhǔn)試樣幾十年，在不斷開采的料場(chǎng)中，礦石層位變化可能引起石料磨光值等的變化[2]。(3)實(shí)際操作上：磨光試件尺寸小、薄，呈曲面，磨光過(guò)程中試件承受長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷的振動(dòng)、擠壓，極易發(fā)生掉粒、斷裂等現(xiàn)象[3-4]；試驗(yàn)步驟多，過(guò)程繁瑣，耗時(shí)長(zhǎng)(6 h)。(4)應(yīng)用推廣上：現(xiàn)行規(guī)范中集料的磨光試驗(yàn)，不能用于磨光瀝青混合料試件，且其抗滑指標(biāo)測(cè)量手段為擺式儀，測(cè)擺值時(shí)不僅人為因素大、檢測(cè)速度慢，而且只能表征低速下(0～10 km/h甚至接近于0)的摩擦系數(shù)，與實(shí)際高速行車產(chǎn)生的摩擦系數(shù)不符，使得測(cè)試結(jié)果應(yīng)用具有很大的局限性[5-6]。

黃云涌等[1]明確指出現(xiàn)行的集料磨光值評(píng)價(jià)方法有待改進(jìn)。但是幾年過(guò)去了，仍未被有效解決甚至初露研究跡象。因此，本文通過(guò)自主研發(fā)的“集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀”對(duì)不同料源的集料(石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖、輝綠巖)進(jìn)行抗滑耐磨長(zhǎng)期性能及其變化規(guī)律研究，試圖在現(xiàn)行規(guī)范磨光值測(cè)試方法的不足之上，開發(fā)出簡(jiǎn)單易行的評(píng)價(jià)集料抗滑耐磨性能的技術(shù)方法以及評(píng)價(jià)指標(biāo)，使其試驗(yàn)過(guò)程更加客觀，試驗(yàn)結(jié)果更加穩(wěn)定。

1 自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化檢測(cè)方法

1.1 自主創(chuàng)新試驗(yàn)用集料板

1.1.1 集料板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

集料板試件(如圖1所示)分上、中、下3個(gè)結(jié)構(gòu)層次，依次為主體材料層、黏結(jié)層、經(jīng)濟(jì)節(jié)約層。主體材料層(11±1.5)mm主要由各種路面碎石材料構(gòu)成，如玄武巖、輝綠巖、花崗巖、石灰?guī)r、安山巖等集料；黏結(jié)層(14±1)mm主要由各種膠結(jié)料構(gòu)成，如環(huán)氧樹脂砂漿、不飽和聚酯樹脂砂漿、聚氨酯砂漿、水泥砂漿、瀝青砂漿等；經(jīng)濟(jì)節(jié)約層(25±1)mm主要是為了節(jié)約中間黏結(jié)層的造價(jià)，考慮使用經(jīng)濟(jì)節(jié)約的混凝土，如水泥混凝土、瀝青混合料等。

圖1 自主創(chuàng)新試驗(yàn)用集料板Fig.1 Independent innovated aggregate plate for test

1.1.2 集料板制備工藝

首先準(zhǔn)備9.5～13.2 mm的結(jié)凈干燥粗集料，并于試模內(nèi)部周邊涂刷肥皂水等脫模劑；然后將集料顆粒盡量緊密地排列于試模內(nèi)，且大面、平面向下；于集料間隙內(nèi)充填<0.3 mm的干砂，充填高度約為集料顆粒高度的2/3且表面不得有浮粒；選用強(qiáng)黏結(jié)力的樹脂，混合<0.3 mm的干砂，鋪第一層黏結(jié)層，并用橡膠錘輕輕敲打密實(shí)黏結(jié)層，在鋪撒與敲打時(shí)盡量不觸動(dòng)集料；在第一層黏結(jié)層未完全固化前，對(duì)其表面進(jìn)行拉毛、刻槽等處理，以增大其表面粗糙度以及與下層的黏結(jié)強(qiáng)度；在第一層黏結(jié)層基本固化后，鋪第二層經(jīng)濟(jì)節(jié)約層，本層是為了增大集料板的厚度，使其穩(wěn)定安裝于測(cè)試儀器中，故本層對(duì)膠凝材料黏結(jié)力要求不高，可以選用較為經(jīng)濟(jì)的膠凝混合物；最后將表面抹平，并根據(jù)經(jīng)濟(jì)節(jié)約層的凝膠性質(zhì)進(jìn)行養(yǎng)生，形成強(qiáng)度。

1.2 集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化測(cè)試儀器與方法

1.2.1 抗滑耐磨性能自動(dòng)化測(cè)試儀器簡(jiǎn)介

自研設(shè)備“集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀”由操作界面、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、承樣臺(tái)、磨具系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)以及噴水系統(tǒng)組成,如圖2所示。該儀器用于自動(dòng)化測(cè)試路面材料的動(dòng)態(tài)摩擦力，對(duì)抗滑表層路用集料進(jìn)行甄選以及對(duì)不同巖性集料進(jìn)行“田忌賽馬”式的性能加強(qiáng)型組合方式的優(yōu)選。試驗(yàn)時(shí)，電缸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，帶動(dòng)磨具做直線往返運(yùn)動(dòng)；集料板試件被安裝于承樣臺(tái)中，用于模擬實(shí)際路面所用集料，并承受磨具的勻速往復(fù)磨光磨耗運(yùn)動(dòng)；加載系統(tǒng)為氣缸，與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)加速加載的功能，用于模擬路面車輛不同行駛速度與不同荷載的作用；操作界面為觸控系統(tǒng)，控制著測(cè)試儀的運(yùn)行、試驗(yàn)參數(shù)設(shè)定、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)記錄與打印、故障預(yù)警等。另外，儀器的調(diào)溫系統(tǒng)和噴水系統(tǒng)用于模擬實(shí)際路面溫度與路表干濕狀況(水膜厚度0～5 mm)等環(huán)境條件的變化。除此之外，該儀器還可用于瀝青混合料試件的磨光磨耗試驗(yàn)。

圖2 集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀Fig.2 Friction characteristic tester for aggregates and asphalt mixtures

自主創(chuàng)新集料板試件(圖1)所用集料約300±15顆，樣本量大，代表性足；試驗(yàn)數(shù)據(jù)由儀器自動(dòng)化測(cè)試與顯示，人為因素?。徊恍枰獦?biāo)準(zhǔn)試樣作對(duì)比；試件尺寸為300 mm×150 mm×50 mm，較厚實(shí)，磨光過(guò)程中不會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)不斷的振動(dòng)、擠壓等產(chǎn)生掉粒、斷裂等現(xiàn)象，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性或者不得不進(jìn)行重復(fù)性試驗(yàn)；試驗(yàn)步驟少，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，耗時(shí)較短(3～5 h)；能夠測(cè)試不同速度下的摩擦系數(shù)及其變化規(guī)律，即室內(nèi)長(zhǎng)期抗滑性能的模擬，與實(shí)際高速行車產(chǎn)生的摩擦性能基本相符。

1.2.2 集料板抗滑耐磨性能評(píng)價(jià)指標(biāo)

集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀采用電缸作為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)控制電磁閥的通斷做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，每個(gè)單次單向直線運(yùn)動(dòng)被剖解為3個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，即加速行駛階段、勻速行駛階段與減速行駛階段。集料板的加速加載磨光磨耗運(yùn)動(dòng)與數(shù)據(jù)采集均發(fā)生在勻速行駛階段，又勻速運(yùn)動(dòng)下的拉力等于摩擦力，故拉力與集料板本身受到的正壓力的比值即為動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)。因此集料板抗滑性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)為儀器自測(cè)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)的衰減終值以及衰減速率。

2 自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能變化規(guī)律

2.1 不同巖性集料板的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能

采用云南石灰?guī)r、緬甸石灰?guī)r、云南玄武巖、江蘇玄武巖、新疆花崗巖、湖北輝綠巖以及湖南輝綠巖分別制備抗滑集料板，均進(jìn)行兩次平行試驗(yàn)。使用“集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀”測(cè)試其抗滑性能，自動(dòng)化采取各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)，待穩(wěn)定后(穩(wěn)定期為試驗(yàn)開始后的第1 h后)，每隔1 h取值并對(duì)其動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)進(jìn)行曲線擬合，結(jié)果如表1所示。

表1 不同巖性集料板抗滑性能的衰減規(guī)律

從表1可知：

(1)文中對(duì)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)進(jìn)行曲線擬合時(shí)，采用的是磨光磨耗趨于穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)。實(shí)際上集料的抗滑耐磨性能的衰減是先從一個(gè)初值迅速降低，然后逐漸趨于穩(wěn)定的過(guò)程，即集料的抗滑耐磨衰減速率不是一個(gè)定值，一般情況下隨荷載作用次數(shù)的增加而減小，而不考慮加載初期衰減速率后，其變化程度不大，基本上為一定值[7-8]。另有相關(guān)研究[1]表明，瀝青路面抗滑指標(biāo)衰減規(guī)律的擬合不必過(guò)多地考慮加載初期衰減規(guī)律的擬合函數(shù)相關(guān)性的好壞，更重要的是研究抗滑指標(biāo)在經(jīng)過(guò)初步壓密以后的變化規(guī)律。因此，本文亦著重研究集料板磨光磨耗趨于穩(wěn)定后的變化規(guī)律，根據(jù)穩(wěn)定后擬合曲線可知衰減速率為一定值，即穩(wěn)定后集料的抗滑耐磨性能隨著磨光磨耗時(shí)間線性降低。

(2)集料巖性不同，其抗滑耐磨性能衰減速率亦不同，衰減速率越大，集料的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能越差。石灰?guī)r集料的衰減速率約為玄武巖、輝綠巖、花崗巖的1.4～2.7倍；巖性相同，而產(chǎn)地不同，亦會(huì)導(dǎo)致衰減速率的差異性。從礦物成分上，玄武巖主要礦物為輝石、長(zhǎng)石、橄欖石等；花崗巖主要礦物為石英、長(zhǎng)石等暗色礦物；輝綠巖主要為輝石和基性長(zhǎng)石等；石灰?guī)r主要為方解石，伴有白云石、菱鎂礦和其他碳酸鹽礦物。一方面，石英、長(zhǎng)石、輝石、橄欖石等的莫氏硬度為5～7，方解石與白云石的莫氏硬度分別為3和4，其抵抗機(jī)械作用力侵入的能力相對(duì)較弱；另一方面，方解石與白云石具有很好的解理性和較差的結(jié)晶度，不僅能夠弱化巖石強(qiáng)度，而且具有較強(qiáng)的各向異性[9-10]，在平行于面理方向上容易以層狀切削的方式被行車荷載磨損脫落。因此石灰?guī)r集料板穩(wěn)定狀態(tài)下的磨光磨耗衰減速率相對(duì)玄武巖、輝綠巖、花崗巖等集料的衰減速率較大。

(3)集料巖性不同，其抗滑耐磨性能衰減終值亦不同，石灰?guī)r的衰減終值約為玄武巖、輝綠巖、花崗巖的0.63～0.88倍；巖性相同，而產(chǎn)地不同，亦會(huì)導(dǎo)致其衰減終值各異性；衰減終值越大，集料的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能越好。

(4)根據(jù)②與③的分析可知，衰減終值大的衰減速率不一定小，最終難于綜合評(píng)判集料的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能。為了綜合衰減速率與衰減終值兩個(gè)指標(biāo)，引入衰減終值為0.42時(shí)對(duì)應(yīng)的磨光磨耗時(shí)間，這里的0.42為潮濕區(qū)高速公路、一級(jí)公路表面層用粗集料的磨光值要求?？梢姴煌瑤r性集料的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能依次為：江蘇玄武巖>湖北輝綠巖>湖南輝綠巖>云南玄武巖>新疆花崗巖>興磊石灰?guī)r>十五標(biāo)石灰?guī)r>戶勒石灰?guī)r>緬甸石灰?guī)r>恩和石灰?guī)r>八標(biāo)石灰?guī)r。玄武巖、輝綠巖、花崗巖三者相比，雖然均屬于巖漿巖，但玄武巖為噴出巖，基質(zhì)一般為細(xì)?；螂[晶質(zhì)；輝綠巖為淺成巖，顯晶質(zhì)，細(xì)-中粒；而花崗巖為深成巖，晶體一般較粗大，為粗粒至巨粒結(jié)構(gòu)和塊狀結(jié)構(gòu)[11]。一般而言，細(xì)結(jié)構(gòu)的巖石顆粒間接觸面較大，連結(jié)力較強(qiáng)，強(qiáng)度高，抵抗磨耗的作用力也強(qiáng)，因此從三者的顆粒大小方面上，可知玄武巖抗磨耗能力強(qiáng)于輝綠巖，輝綠巖強(qiáng)于花崗巖。但是即便是同一巖性的集料，因其所處的地理區(qū)域不同，地質(zhì)構(gòu)造不同，造巖礦物種類與含量有在差異等，其集料的抗滑性能衰減速率和衰減終值亦有所差異，如云南玄武巖與江蘇玄武巖、新疆花崗巖與重慶花崗巖、湖北輝綠巖與湖南輝綠巖的差異等。

2.2 不同巖性集料板長(zhǎng)期抗滑耐磨性能與現(xiàn)行磨光值的相關(guān)性

不同巖性的集料抗滑耐磨技術(shù)指標(biāo)(如磨光值、壓碎值、磨耗值)以及根據(jù)專家調(diào)查法[12-13]計(jì)算出的集料抗滑耐磨綜合指標(biāo)如表2所示，其中磨光值、集料抗滑耐磨綜合指標(biāo)與各種巖性集料板長(zhǎng)期抗滑耐磨性能(即衰減終值為0.42時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間)的關(guān)系圖如圖3、圖4所示。

表2 不同巖性集料抗滑耐磨技術(shù)指標(biāo)與抗滑耐磨綜合指標(biāo)

圖3 集料磨光值與集料板抗滑性能的相關(guān)性Fig.3 Correlation between polished stone value and skidresistance performance of aggregate plate

圖4 集料抗滑耐磨綜合指標(biāo)與集料板抗滑性能的相關(guān)性Fig.4 Correlation between skid-resistance and wear-resistance comprehensive index of aggregate and skid-resistance performance of aggregate plate

從圖3可知，總體上集料的磨光值越大，集料板的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能越好。但是從表2的集料磨光值與表1的集料板衰減終值或衰減終值為0.42時(shí)對(duì)應(yīng)的衰減時(shí)間數(shù)值上分析，集料的磨光值與集料板的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能之間的關(guān)系雜亂無(wú)章。也就是說(shuō)，雖然現(xiàn)行規(guī)范中規(guī)定瀝青路面抗滑表層抗滑性能選材主要以集料磨光值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，但實(shí)際上路面抗滑性能亦與集料的其他性能，如壓碎值、磨耗值、沖擊值、棱角性、顆粒形態(tài)等物理力學(xué)指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系。

已有研究[14]表明：集料特性對(duì)瀝青路面抗滑耐磨性能存在影響作用，其中集料磨光值、磨耗值以及壓碎值對(duì)抗滑性能的相關(guān)性以及權(quán)重較大，因此被稱為抗滑表層集料選擇階段預(yù)測(cè)路面抗滑表層抗滑性能的集料抗滑耐磨技術(shù)指標(biāo)。為此本文亦主要根據(jù)不同巖性集料的磨光值、壓碎值、磨耗值，采用專家調(diào)查法計(jì)算其抗滑耐磨綜合指標(biāo)。從圖4可知，集料板的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能與集料的抗滑耐磨綜合指標(biāo)之間具有較好的線性相關(guān)性，這也進(jìn)一步表明了本文推出的自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化評(píng)價(jià)體系比現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值評(píng)價(jià)體系更能綜合體現(xiàn)集料本身的抗滑耐磨性能，因此該試驗(yàn)方法可用于瀝青路面抗滑表層抗滑材料的室內(nèi)快速選材之法。除此之外，自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能試驗(yàn)方法與操作步驟更加簡(jiǎn)便可靠，儀器自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)，不需要人為測(cè)擺值，免除了個(gè)體人為因素帶來(lái)的試驗(yàn)誤差。

2.3 不同巖性互摻集料板的長(zhǎng)期抗滑性能

圖5為根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值制樣方法制備出的玄石互摻集料試件，由圖5可知規(guī)范中集料磨光值試件呈曲面，厚度不超過(guò)20 mm，長(zhǎng)度不超過(guò)95 mm，寬度不超過(guò)45 mm；集料顆粒為17±3顆，即便嚴(yán)格取樣，也避免不了樣品“個(gè)性突顯、共性降低” 的現(xiàn)象。更何況對(duì)于互摻集料，集料排列方式、有效測(cè)試區(qū)域內(nèi)的大面、平面面積等都必須著重考慮，難于按照比例分配、排列，測(cè)試時(shí)也極易造成誤差。而對(duì)于自主創(chuàng)新集料板(圖6)而言，有效磨光磨耗測(cè)試區(qū)域?yàn)?20 mm×250 mm，面積大，樣本量多，自動(dòng)化采集數(shù)據(jù)，誤差小。因此，自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化檢測(cè)方法有待成為日后測(cè)試互摻集料抗滑數(shù)據(jù)的有效途徑。

圖5 玄石互摻集料現(xiàn)行規(guī)范磨光值測(cè)試試件Fig.5 Specimens of polished stone value test based on existing specification

圖6 玄石互摻集料板Fig.6 Aggregate plate blended with basaltand limestone

不同巖性集料以1∶1的比例互摻穩(wěn)定后的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)擬合曲線及衰減終值如表3所示。

表3 不同巖性互摻集料板長(zhǎng)期抗滑性能的衰減規(guī)律

從表3可知：

(1)互摻集料的磨光磨耗運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定后，其衰減速率亦為一定值，即穩(wěn)定后抗滑耐磨性能與磨光磨耗時(shí)間線性相關(guān)。

(2)互摻集料的衰減速率、衰減終值分別處于互摻之前兩種集料的衰減速率、衰減終值之間，說(shuō)明集料互摻可以改善衰減速率與衰減終值。

(3)互摻集料的衰減終值為0.42時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間處于兩者之間，說(shuō)明集料互摻之后能夠改善較弱集料(石灰?guī)r)的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能。

(4)不同的石灰?guī)r集料與同一種集料(如玄武巖、花崗巖、輝綠巖集料等)互摻，石灰?guī)r集料本身的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能越好，互摻集料的長(zhǎng)期抗滑耐磨性能亦越好。

(5)結(jié)合表1可知，互摻集料的衰減終值以及衰減終值為0.42時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間相對(duì)于較弱集料提高的幅度高于按照1∶1的比例增加的幅度，說(shuō)明石灰?guī)r集料中摻入1∶1的玄武巖、花崗巖或者輝綠巖集料后，其長(zhǎng)期抗滑耐磨性能改善幅度得到增強(qiáng)，達(dá)到強(qiáng)弱結(jié)合偏強(qiáng)的效果。由此可知在石灰?guī)r豐富、玄武巖等匱乏地區(qū)，采用互摻集料既可以保證抗滑性能，節(jié)約工程造價(jià)，又可充分利用地材，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)論

(1)自主研發(fā)出非曲面、不易斷裂掉粒、樣本量充足的集料板試件的結(jié)構(gòu)與制備工藝；為集料板試件研發(fā)了配套使用的室內(nèi)自動(dòng)化測(cè)試路面材料動(dòng)態(tài)摩擦力的“集料/瀝青混合料摩擦特性測(cè)試儀”，可以對(duì)抗滑表層路用集料進(jìn)行甄選以及對(duì)不同巖性互摻集料進(jìn)行組合優(yōu)選；提出集料板抗滑耐磨性能衰減規(guī)律的測(cè)試方法與評(píng)價(jià)指標(biāo)，改善了現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值的不足。

(2)11種不同巖性集料板以及互摻集料板趨于穩(wěn)定后的抗滑耐磨性能與磨光磨耗時(shí)間均線性相關(guān)，即其穩(wěn)定后衰減速率為定值。

(3)巖性不同，集料板的抗滑耐磨性能衰減速率與衰減終值均不同；巖性相同、產(chǎn)地不同，亦會(huì)導(dǎo)致衰減速率與衰減終值的各異性；石灰?guī)r集料的衰減速率約為玄武巖、輝綠巖、花崗巖的1.4～2.7倍，衰減終值約為玄武巖、輝綠巖、花崗巖的0.63～0.88倍；分別從主要礦物成分、產(chǎn)出條件以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造上分析了不同巖性集料板抗滑性能的差異性。

(4)分析了不同巖性集料板長(zhǎng)期抗滑性能與現(xiàn)行集料磨光值的相關(guān)性，兩者趨勢(shì)上相關(guān)，實(shí)際上相關(guān)性不大；相反，不同巖性集料板長(zhǎng)期抗滑性能與集料抗滑耐磨綜合指標(biāo)之間具有較好的線性相關(guān)性，說(shuō)明自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化評(píng)價(jià)體系比現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值評(píng)價(jià)體系更能綜合體現(xiàn)集料本身的抗滑耐磨性能，可用于瀝青路面抗滑表層室內(nèi)快速選材的檢測(cè)方法。

(5)自主創(chuàng)新集料板抗滑耐磨性能自動(dòng)化評(píng)價(jià)體系改進(jìn)了現(xiàn)行規(guī)范集料磨光值評(píng)價(jià)體系對(duì)互摻集料抗滑耐磨性能的測(cè)試與評(píng)價(jià)；集料互摻之后抗滑耐磨性能改善幅度得到增強(qiáng)，達(dá)到強(qiáng)弱結(jié)合偏強(qiáng)的效果，提出不同巖性集料互摻技術(shù)，成為緩解公路安全、快速建設(shè)矛盾的有效辦法，為今后我國(guó)高速公路瀝青路面抗滑表層的選材開辟新方向。

[1] 黃云涌, 邵臘庚, 劉朝暉. 瀝青路面抗滑試驗(yàn)研究[J]. 公路交通科技, 2002, 19(3): 5-8. HUANG Yun-yong, SHAO La-geng, LIU Chao-hui. Laboratory Test Study on Antiskid Property of Asphalt Pavement[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2002, 19(3): 5-8.

[2] 劉清泉, 王耀明, 朱永山，等. 石料磨光機(jī)及其試驗(yàn)方法的改進(jìn)[J].公路交通科技, 2004, 21(2): 34-36. LIU Qing-quan, WANG Yao-ming, ZHU Yong-shan，et al. Modification of Accelerated Polishing Machine and its Test Procedure [J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development，2004, 21(2): 34-36.

[3] 林沙濱. 粗集料磨光值試驗(yàn)存在的問(wèn)題和解決方法[J]. 交通科技, 2010(5): 68-70. LIN Sha-bin. Problems and Solutions of Coarse Aggregate Polished Stone value Test [J]. Transportation Science and Technology, 2010(5): 68-70.

[4] 魏春貴. 測(cè)定粗集料磨光值操作中易出現(xiàn)的問(wèn)題分析及處理方法[J]. 北京交通管理干部學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 14(2): 21-23. WEI Chun-gui. Possible Problems and Solutions of Testing Coarse Aggregate Polished Stone Value [J]. Journal of Beijing Communications Management Institutefor Executives，2004, 14(2): 21-23.

[5] 孫明哲, 裴玉龍. 道路摩擦系數(shù)測(cè)定方法若干問(wèn)題的討論[J]. 黑龍江交通科技, 2004, 27(10): 78-79. SUN Ming-zhe, PEI Yu-long. Discussion about Several Issues on Pavement Friction Coefficient Testing Method [J]. Communications Science and Technology Heilongjiang, 2004, 27(10): 78-79.

[6] 王麒麟, 田晉躍. 動(dòng)態(tài)路面摩擦系數(shù)的分析與測(cè)試技術(shù)探討[J]. 公路, 2007(7): 140-144. WANG Qi-lin TIAN Jin-yue. Approach to Analysis and Testing Technology of Dynamic Road Friction Coefficient[J]. Highway, 2007(7): 140-144.

[7] 楊榮尚, 張爭(zhēng)奇, 趙戰(zhàn)利. 瀝青混合料加速加載試驗(yàn)機(jī)開發(fā)及抗滑衰減模型研究[J]. 中外公路, 2007, 27(5): 206-209. YANG Rong-shang, ZHANG Zheng-qi, ZHAO Zhan-li. Development of Accelerated Loading Tester and Study on the Skid-resistance Attenuation Model of Asphalt Mixture [J].Journal of China & Foreign Highway, 2007, 27(5): 206-209.

[8] 孫洪利. 瀝青路面抗滑性能衰減特性研究[J]. 公路, 2011(7): 73-78. SUN Hong-li. Study on Skid Resistance Performance Attenuation Characteristics of Asphalt Pavement[J]. Highway, 2011(7): 73-78.

[9] 秦善, 王長(zhǎng)秋. 礦物學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2006. QIN Shan, WANG Chang-qiu. Mineralogy Basis [M].Beijing: Beijing University Press, 2006.

[10]秦善. 結(jié)構(gòu)礦物學(xué)[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2011. QIN Shan. Structural Mineralogy [M].Beijing: Beijing University Press, 2011.

[11]譚憶秋. 瀝青與瀝青混合料[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 2007. TAN Yi-qiu. Asphalt and Asphalt Mixture [M]. Harbin: Harbin Institute of Technology Press, 2007.

[12]和世明. 基于比較矩陣法的瀝青混合料路用性能權(quán)重研究[J]. 路基工程, 2012(1): 18-20. HE Shi-ming. Weight Research on Pavement Performances of Asphalt Mixture Based on Comparative Matrix Method[J]. Subgrade Engineering，2012(1): 18-20.

[13]胡珉, 羅賽楠. 權(quán)重自適應(yīng)模糊層次分析方法及應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì), 2009, 30(22): 5151-5154. HU Min, LUO Sai-nan. Research and Application on Method of Self-adaptive Weight Setting AHP [J].Computer Engineering and Design, 2009, 30(22): 5151-5154.

[14]禤煒安. 基于石灰?guī)r的瀝青混合料抗滑性能評(píng)價(jià)研究[D]. 重慶: 重慶交通大學(xué), 2014. XUAN Wei-an. Study on Skid Resistance Evaluation of Asphalt Mixture Based on Limestone [D]. Chongqing: Chongqing Jiaotong University, 2014.

A Novel Method for Evaluating Skid-resistance and Wear-resistance Performance of aggregates

LI Jing-ruo1, ZHANG Dong-chang1, TAN Wei1,2

(1.China Merchants Chongqing Communications Research and Design Institute Co., Ltd., Chongqing 400067, China;2.School of Civil Engineering & Architecture, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, China)

In order to improve the evaluation method polished stone value of aggregates in existing specifications, the aggregate plate specimen which has advantages as non-curved surface, not easy break and peel off, large-scale samples and so on is developed, and the preparation process and structure combination are also developed. The testing method and evaluation indexes of skid-resistance and wear-resistance performance of aggregate plate is put forward based on the self developed friction characteristic tester for automated testing dynamic friction coefficient of aggregates and asphalt mixtures. Then, the decay law of skid-resistance of aggregates with different lithology and blending technology is studied, and their differences of skid-resistance are analyzed from points of main mineral components, production conditions and the structure and texture. Besides, the skid-resistance and wear-resistance performance of blending aggregates achieve enhanced effect than the weaker one are analysed, so the blending technology of aggregates with different lithology leads a new direction for selecting the materials for anti-skid surface. The independent innovated automated evaluation system for skid-resistance and wear-resistance performances of aggregate can be as a novel testing method for quickly selecting materials for asphalt pavement surface, because it can more comprehensively reflect the skid-resistance and wear-resistance performances of aggregates.

road engineering; friction characteristic tester of aggregates and asphalt mixtures;evaluation method of skid-resistance performance; skid-resistance performance; aggregate; blending technology

2016-02-01

云南省交通廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(云交科2011(B)01-b)

李菁若(1988-)，女，河南柘城人，碩士研究生. (lijingruo@cmhk.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.12.012

U416.217

A

1002-0268(2016)12-0076-07