謝俊，胡猛輝

（江西省交通運(yùn)輸科學(xué)研究院有限公司，江西 南昌 330200）

0 引言

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)某地市數(shù)十條新建、改擴(kuò)建瀝青混凝土道路進(jìn)行大規(guī)模現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，取得瀝青路面摩擦力衰變特征檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)相同地區(qū)、相同構(gòu)造、相同施工工藝道路相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，進(jìn)而分析瀝青路面抗滑性能指標(biāo)取值及影響因素，從而為提升瀝青路面抗滑性能提供參考。

1 瀝青路面抗滑機(jī)理

瀝青路面抗滑性能主要與路面宏微觀構(gòu)造有關(guān)。宏觀構(gòu)造主要由路表石料間隙構(gòu)成，并受路表混合料級(jí)配、粒徑、棱角、形狀等影響；微觀構(gòu)造指集料自身微觀構(gòu)造、石料形狀棱角等，并受結(jié)合料及瀝青膠漿構(gòu)造的影響。車輛運(yùn)行過(guò)程中，路面較小尺寸顆粒會(huì)在輪胎面層產(chǎn)生較大應(yīng)力，若局部應(yīng)力超過(guò)其斷裂強(qiáng)度，路表微凸顆粒便會(huì)對(duì)輪胎產(chǎn)生微切削，這種切削力構(gòu)成路面摩擦力[1]的一部分?？梢?jiàn)，路面摩擦力大小主要與路面構(gòu)造形狀及分布紋理有關(guān)，越粗糙的路表微觀紋理，越有助于增大路面摩擦力。路面在運(yùn)行過(guò)程中，其較為突出的路表紋理及構(gòu)造在車輪的磨耗下逐漸弱化，路面摩擦力持續(xù)減小，路表抗滑性能也將逐漸降低。

2 瀝青路面抗滑性能現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

2.1 檢測(cè)儀器

道路運(yùn)行過(guò)程中，因存在路拱或橫坡以及行車制動(dòng)時(shí)各車輪制動(dòng)阻力并不絕對(duì)相等，故而存在順路面橫向側(cè)滑的可能。為保證所測(cè)得的摩擦系數(shù)更加符合路面實(shí)際情況，必須取車輪側(cè)向滑動(dòng)過(guò)程中所受的橫向阻力進(jìn)行路面摩擦系數(shù)測(cè)定。在應(yīng)用橫向力法時(shí)，車輪借助機(jī)械方法轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還受到所施加附加阻力導(dǎo)致的車輪滑溜，兩者的合力即為車輪所承受的橫向力，在該合力取值的基礎(chǔ)上所計(jì)算出的其與車輪垂直重力之比即為路面摩擦系數(shù)，稱為橫向力系數(shù)（Sideway Force Coefficient,SFC）。單輪式橫向力系數(shù)測(cè)試主要以這一指標(biāo)為測(cè)試對(duì)象，與行車制動(dòng)或滑溜過(guò)程的實(shí)際情況較為吻合[2]。

本次檢測(cè)所使用的單輪式橫向力系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)（SCRIM）如圖1所示，安裝在檢測(cè)車中部的測(cè)試輪與行車方向呈20°夾角。當(dāng)橫向力系數(shù)檢測(cè)車按照一定速度行駛于潮濕瀝青路面時(shí)，安裝在測(cè)試輪上的傳感器能實(shí)時(shí)檢測(cè)出輪胎與路面之間的摩擦阻力；測(cè)試輪總成對(duì)路面的垂直力即為車輪垂直重力，檢測(cè)結(jié)果可反映瀝青路面構(gòu)造特征。檢測(cè)過(guò)程中可根據(jù)瀝青路面等級(jí)確定檢測(cè)車的行駛速度，以分析行車速度對(duì)路面抗滑性能的影響。該檢測(cè)儀器自帶水罐系統(tǒng)，可向路面灑水并模擬雨天潮濕工況?？傊?，該檢測(cè)儀檢測(cè)過(guò)程及結(jié)果充分考慮了瀝青路面結(jié)構(gòu)特性、行車速度、潮濕程度等因素對(duì)路面抗滑性能的影響，測(cè)試結(jié)果具有較強(qiáng)的準(zhǔn)確性和代表性。

圖1 單輪式橫向力系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)（SCRIM）

2.2 檢測(cè)過(guò)程

橫向力系數(shù)檢測(cè)車在正式使用前以及長(zhǎng)期閑置后啟用、長(zhǎng)度超過(guò)400km距離檢測(cè)前必須進(jìn)行標(biāo)定，并校核其SFC的值。如果SFC誤差在±1以上，則必須重新標(biāo)定。同時(shí)，定期進(jìn)行其穩(wěn)定性試驗(yàn)及比對(duì)試驗(yàn)，保證儀器性能穩(wěn)定及檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。此外，檢測(cè)前還必須全面檢查檢測(cè)車的各個(gè)部位，確保車況良好。SFC檢測(cè)結(jié)果還受到測(cè)試輪氣壓、新舊程度等的影響，氣壓較低時(shí)檢測(cè)結(jié)果偏大，輪胎磨損越嚴(yán)重則檢測(cè)結(jié)果越偏小。為此，在檢測(cè)開(kāi)始前，必須將測(cè)試輪氣壓控制在（0.35±0.014）MPa范圍內(nèi)，且當(dāng)測(cè)試距離超出400km或測(cè)試輪直徑減小6mm時(shí)均應(yīng)更換測(cè)試輪。測(cè)試輪必須保持清潔狀態(tài)，并降到位，避免車輛倒行。應(yīng)將水罐加滿水，確保水流符合設(shè)計(jì)要求。

檢測(cè)開(kāi)始后，測(cè)試輪必須在車道輪痕區(qū)按照（50±4）km/h的速度行駛，如果行駛速度過(guò)快則測(cè)試輪與路面間的水無(wú)法及時(shí)排出，較厚的水膜會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。在檢測(cè)過(guò)程中必須根據(jù)瀝青路面等級(jí)調(diào)整檢測(cè)車行駛速度。與此同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)車速嚴(yán)格控制灑水量，保證水膜厚度始終在1.0mm以上。

3 檢測(cè)結(jié)果分析

3.1 路齡的影響

通過(guò)對(duì)本次大規(guī)模檢測(cè)所取得數(shù)據(jù)的分析，得出路齡與路面點(diǎn)構(gòu)造深度、平均構(gòu)造深度、點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)的關(guān)系，具體見(jiàn)圖2。

圖2 路齡與路面構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)的關(guān)系

由圖2可知，單輪式橫向力系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)（SCRIM）所測(cè)得的瀝青路面點(diǎn)構(gòu)造深度在通車后的3個(gè)月內(nèi)趨于上升，主要原因在于新建瀝青混凝土路面所覆蓋的瀝青薄層對(duì)裸露石料及表面粗構(gòu)造等具有覆蓋作用；而隨著路面使用時(shí)間的延長(zhǎng)、加載次數(shù)的增大以及物理風(fēng)化作用的影響，瀝青膜逐漸消磨，此時(shí)路表粗構(gòu)造達(dá)到最大。瀝青路面運(yùn)行約2年后路表粗構(gòu)造開(kāi)始快速衰減，而運(yùn)行約5年后衰減開(kāi)始減緩，運(yùn)行約7年后因?yàn)r青路面結(jié)構(gòu)變得松散、脫落而對(duì)路表粗構(gòu)造產(chǎn)生重建作用，從而使路面點(diǎn)構(gòu)造深度呈上升趨勢(shì)。

所測(cè)定的50m路段斷面平均構(gòu)造深度值是各測(cè)點(diǎn)構(gòu)造深度平均值，其取值隨路齡變化的趨勢(shì)與路面各點(diǎn)構(gòu)造深度變化趨勢(shì)較為一致，通車后3個(gè)月內(nèi)上升，此后逐年下降，而運(yùn)行約7年后隨路面破損狀況的惡化而小幅回升。

點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)值在道路運(yùn)行前7年的變化趨勢(shì)與路面點(diǎn)構(gòu)造深度、斷面平均構(gòu)造深度相似，其最大值出現(xiàn)在道路運(yùn)行后約1.5年時(shí)，但其在道路運(yùn)行約7年后并未出現(xiàn)回升趨勢(shì)。主要原因在于路面摩擦系數(shù)取值既受路表粗構(gòu)造影響，還與路表清潔程度、細(xì)構(gòu)造等有關(guān)。車輛行車作用下，瀝青膠漿及集料表面細(xì)構(gòu)造逐漸磨損消耗，構(gòu)造深度不斷減??；此外，路表面油漬、輪胎橡膠顆粒等污染物均導(dǎo)致輪胎與瀝青路面間摩擦系數(shù)不斷減小。

3.2 行車速度的影響

通過(guò)對(duì)某AC-16瀝青混凝土路面的不同路段進(jìn)行路面點(diǎn)構(gòu)造深度和點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)：對(duì)于相同瀝青路面結(jié)構(gòu)構(gòu)造、施工材料、施工工藝的路段而言，其路面點(diǎn)構(gòu)造深度與點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)之間具有較好的相關(guān)性。進(jìn)一步對(duì)不同路齡不同AC-16瀝青混凝土路面進(jìn)行點(diǎn)構(gòu)造深度和點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)比較試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：行車速度較低的路面，路表構(gòu)造深度與路面抗滑摩擦系數(shù)間并不具備較好的相關(guān)性；而行車速度較高的路面，兩者相關(guān)性較好。為此，選擇行車速度60km/h以上的路況建立點(diǎn)構(gòu)造深度與點(diǎn)動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)相關(guān)關(guān)系。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析還發(fā)現(xiàn)：相同路面不同路齡下，抗滑摩擦系數(shù)與路面竣工驗(yàn)收初期路表構(gòu)造十分接近；而不同路面雖然運(yùn)行的自然環(huán)境、施工材料、施工工藝基本相同，但因施工材料拌和、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等具體工藝的差別，各路齡下抗滑摩擦系數(shù)均與投運(yùn)初期相差較大。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，瀝青路面抗滑性能主要受施工材料、施工工藝、養(yǎng)護(hù)程度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素的影響。為優(yōu)化瀝青路面抗滑性能，必須從上述環(huán)節(jié)入手，綜合考慮運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行車輛、行車速度，對(duì)路面抗滑性能進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。安裝單輪式橫向力系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)的橫向力系數(shù)檢測(cè)車測(cè)定指標(biāo)合理且全面、客觀，檢測(cè)效率和精度有保證。本文對(duì)該檢測(cè)方式在瀝青路面抗滑性能檢測(cè)中的應(yīng)用過(guò)程及結(jié)果的分析可作為該技術(shù)在我國(guó)路面檢測(cè)中推廣應(yīng)用的參考。