摘要 為延長(zhǎng)優(yōu)異抗滑路面的使用壽命，該文研究了瀝青路面抗滑性能的關(guān)鍵因素和機(jī)理。研究表明：瀝青路面的抗滑機(jī)理涉及其表面構(gòu)造及輪胎與路面的相互作用，包括微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造等；瀝青路面抗滑性能受材料性質(zhì)、施工技術(shù)、輪胎特性和環(huán)境條件等多種因素影響。本研究提出了提升瀝青路面抗滑性的研究方向，包括改性瀝青的使用、高性能集料的開(kāi)發(fā)以及紋理深度控制技術(shù)的改進(jìn)，為設(shè)計(jì)更加安全、經(jīng)濟(jì)、耐用的抗滑路面提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 抗滑性能；瀝青路面；影響因素；道路工程

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）18-0070-03

0 引言

瀝青路面的抗滑性能損失是道路中最常見(jiàn)的病害，在長(zhǎng)大下坡路段尤為明顯。通過(guò)交通事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，81%的事故與路面使用性能有關(guān)[1]，陰雨天氣時(shí)，路面上會(huì)產(chǎn)生一定厚度的水膜，與干燥路面相比，橫向力系數(shù)降低46%，發(fā)生交通事故的概率是干燥道路的5倍[2]，路面抗滑性能的降低，對(duì)駕駛安全和道路服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響[3]。

1 瀝青路面抗滑的產(chǎn)生機(jī)理

汽車的行駛性能，包括起步、剎車和轉(zhuǎn)向，受道路與輪胎間摩擦的影響。車輛行駛中，輪胎與路面碰撞形成碰撞系統(tǒng)，涵蓋輪胎、路面、二者間的污染物及外界環(huán)境[4-5]。輪胎影響因素包括其結(jié)構(gòu)特性、尺寸、型號(hào)及橡膠材料，路面影響因素則涉及混合料、集料性能及結(jié)構(gòu)等，而輪胎與路面間的污染包括雨水、雪、灰塵、廢氣、廢油及紫外線等。

1.1 瀝青路面表面構(gòu)造

路面表層的基礎(chǔ)構(gòu)造可看作是一系列具有不同的長(zhǎng)、寬組合，其中兩組反復(fù)計(jì)算得到的路面表層的橫向間距稱為波長(zhǎng)[6]。

1987年，國(guó)際道路協(xié)會(huì)根據(jù)波長(zhǎng)范圍和波幅范圍將瀝青路面表面紋理分為微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造[7]，目前研究認(rèn)為，瀝青路面抗滑性能主要取決于微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造[8-9]。

微觀構(gòu)造影響輪胎與路面的摩擦力和抗滑性，紋理密度和高度越大，抗滑性能越強(qiáng)[10]。宏觀構(gòu)造涉及較大范圍的路面紋理，影響因素包括集料的粒度和級(jí)配，對(duì)抗滑性和安全性有積極作用[11-13]。大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造影響排水和抗滑性，如車轍和坑槽會(huì)降低舒適度和路面性能，四種紋理的波幅、波長(zhǎng)以及影響因素等分類詳情，如表1所示。

1.2 瀝青路面與輪胎之間的作用

汽車輪胎是由高彈性模量的橡膠材料制成，具有良好的變形特性。在路面行駛時(shí)，汽車輪胎會(huì)受到路面硬度、車輛垂直荷載、接觸面積、車速、外部環(huán)境溫度和濕度等因素的影響，這些因素會(huì)改變輪胎與路面間的摩擦力，分析汽車輪胎與瀝青路面之間的摩擦磨損機(jī)理，可以歸納出以下幾點(diǎn)：

（1）輪胎與路面間分子引力作用：輪胎與路面接觸時(shí)產(chǎn)生的分子作用力反映了胎-路摩擦的微觀情況。分子作用力的大小不僅取決于輪胎和路面材料的性能差異，還與實(shí)際接觸面積及路面狀態(tài)密切相關(guān)。

（2）輪胎與路面間的黏著作用：汽車運(yùn)行時(shí)，輪胎與地面形成緊密貼合，產(chǎn)生黏著力。摩擦試驗(yàn)顯示，輪胎表面可吸附細(xì)集料，而路面的微小橡膠顆粒也能附著在輪胎上，表明存在一定的黏附力[14]，這是橡膠與瀝青之間不斷結(jié)合與斷裂的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

（3）輪胎橡膠的彈性變形：行駛中，輪胎橡膠會(huì)經(jīng)歷彈性變形，并產(chǎn)生回復(fù)力，這是摩擦力的一個(gè)延遲因素。由于回復(fù)力小于變形力，彈力滯后，不同花紋的輪胎在縱向和橫向上的摩擦力能力也存在差異，說(shuō)明橡膠彈性變形對(duì)摩擦力有影響。

（4）路表微小凸體的切削作用：在荷載作用下，路面微小凸起會(huì)對(duì)輪胎產(chǎn)生高壓，并可能微切削輪胎表面，這是摩擦力的一種表現(xiàn)。摩擦力受到輪胎和路面材料特性、路面粗糙度和凸起鋒利度的影響，實(shí)際接觸面積雖小，但對(duì)摩擦力具有決定性作用。

由此可見(jiàn)，在路面與輪胎的界面處形成摩擦力的過(guò)程是復(fù)雜的，是由多種力聯(lián)合作用形成的，由上述四種力的矢量和組成了摩擦力。

2 路面抗滑性能的影響因素

路面的抗滑性能主要是由于輪胎與路面的作用形成的，其受力狀況比較復(fù)雜。內(nèi)在因素對(duì)瀝青路面抗滑性能的影響主要涉及：瀝青、集料、瀝青混合料、施工技術(shù)和運(yùn)營(yíng)管理等。外部因素主要是輪胎因素、車輛載荷和運(yùn)行時(shí)間、溫度和季節(jié)變化等。

2.1 路面材料

瀝青的抗滑性能受多方面因素影響，包括其特性、用量、老化程度以及受荷載作用下的流變特性變化，具體如下：

（1）瀝青及其用量：過(guò)多瀝青會(huì)導(dǎo)致泛油，而用量不足導(dǎo)致集料無(wú)法完全覆蓋，降低黏著力，增加脫落風(fēng)險(xiǎn)。高蠟量瀝青易泛油、易開(kāi)裂，添加橡膠顆?？商嵘访骛椥裕纳瓶够?。

（2）集料：集料是瀝青混合料中最大成分，對(duì)綜合力學(xué)特性影響顯著，粗集料的力學(xué)指標(biāo)、礦物成分等是關(guān)鍵因素，通過(guò)磨光值和磨耗值體現(xiàn)，抗壓碎能力則通過(guò)壓碎值衡量，不同集料的礦物質(zhì)含量和組成直接影響其力學(xué)性能。

2.2 輪胎因素

（1）輪胎結(jié)構(gòu)類型的影響：包括斜交線輪胎、子午線輪胎和帶束斜交輪胎，斜交線輪胎在滾動(dòng)時(shí)與路面摩擦形成撓曲力和彈性變形；子午線輪胎具有較強(qiáng)的抗變形能力，產(chǎn)生較小的彈性變形，從而降低滑動(dòng)摩擦力；帶束斜交輪胎介于兩者之間，但子午線輪胎的實(shí)際摩擦力遠(yuǎn)高于斜交線輪胎[15-16]。

（2）輪胎表面花紋的影響：包括橫向花紋、縱向花紋、混合花紋和塊花紋，花紋越密集，輪胎與路面接觸面積越大，從而增加黏著力[17]。輪胎表面花紋的深淺也會(huì)影響輪胎與路面間的摩擦力，輪胎花紋分類，如表2所示。

（3）輪胎充氣壓力的影響：在堅(jiān)硬的道路上，由于橡膠的彈性遲滯特性，使其產(chǎn)生更大的彈性變形。相反地，如果降低輪胎的空氣壓力，那么輪胎與地面的有效接觸區(qū)就會(huì)增加，輪胎與道路的摩擦力增加。

2.3 施工工藝及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理

施工過(guò)程（如攪拌、攤鋪和碾壓）直接影響瀝青路面質(zhì)量、排水性能和平整度，進(jìn)而影響車輛行駛。較高的施工質(zhì)量能延緩路用性能的衰減，不良的養(yǎng)護(hù)管理會(huì)加速瀝青路面抗滑性能的衰減，應(yīng)及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施可減少路面病害，保障行車安全。

2.4 交通荷載的影響

交通荷載，特別是車輛荷載，對(duì)瀝青路面抗滑性的影響顯著，主要通過(guò)車輛與路面的互動(dòng)來(lái)體現(xiàn)，如磨光和磨損效應(yīng)。車輛荷載增加會(huì)惡化路面質(zhì)地，降低輪胎與路面間的摩擦，導(dǎo)致抗滑性變差和路面病害增加。新建瀝青路面抗滑性最佳，但隨著時(shí)間推移，表面瀝青磨損后，粗糙集料暫時(shí)增加抗滑效果，隨后性能下降，因此瀝青路面抗滑性在初始階段先有所下降，然后微幅增加，最終穩(wěn)定下降。

2.5 水和污染物的影響

水在路面抗滑性能中扮演著重要角色，一般情況下，輪胎與路面之間的摩擦系數(shù)隨溫度上升而減小，但結(jié)冰路面在0℃時(shí)的摩擦系數(shù)最高[18]。水分子與路表接觸形成水膜，使得輪胎與路面接觸減少，產(chǎn)生水漂現(xiàn)象。降雨時(shí)，水會(huì)沖刷附著在路面上的污染物，降低路表溫度。

路面抗滑性能在建成時(shí)就受到污染物的影響，附著在路表的污染物導(dǎo)致微觀構(gòu)造降低，影響輪胎與路面間摩擦力。在陰雨天氣下，水溶性污染物的潤(rùn)滑作用導(dǎo)致路表摩擦系數(shù)急劇下降，同時(shí)堵塞路面宏觀構(gòu)造，使路面排水能力下降，影響車輛行駛安全性。

3 發(fā)展趨勢(shì)

隨著材料科學(xué)、施工技術(shù)和信息技術(shù)等的不斷進(jìn)步，提升瀝青道路抗滑性能的策略和方法將更加多樣化和科學(xué)，未來(lái)可在如下方面進(jìn)行研究。

（1）改性瀝青：添加各種改性劑如橡膠顆粒、聚合物等來(lái)提高瀝青的黏彈性，改善其抗滑性能，改性瀝青不僅能提高路面的耐久性，還能在不同溫度下保持良好的抗滑性。

（2）高性能集料：選擇具有良好抗磨損性和高抗壓強(qiáng)度的集料，能有效提升路面的抗滑性，同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化集料的粒度分布和形狀，增加路面的微觀紋理，有助于增強(qiáng)摩擦系數(shù)。

（3）紋理深度控制：通過(guò)改進(jìn)攤鋪和碾壓技術(shù)，控制瀝青路面的宏觀和微觀紋理，以達(dá)到提高抗滑性的目的。

4 結(jié)論

瀝青路面是道路中最常見(jiàn)的類型，其抗滑性能的優(yōu)劣決定了車輛行駛的安全性，該文詳細(xì)研究了其瀝青路面的抗滑機(jī)理、影響瀝青路面抗滑性能的主要因素，得出如下結(jié)論：

（1）瀝青路面抗滑機(jī)理主要由路面表層構(gòu)造和輪胎與路面之間的相互作用構(gòu)成，路面表層構(gòu)造包括微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造，其中微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造對(duì)路表構(gòu)造影響最為重要。輪胎與路面之間的相互作用包括分子引力作用、黏著作用、輪胎橡膠彈性變形作用和切削作用。

（2）影響瀝青路面抗滑性能的因素主要分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素包括瀝青及其用量、集料級(jí)配、瀝青混合料類型；外在因素包括施工工藝及后期運(yùn)營(yíng)管理、輪胎結(jié)構(gòu)類型、輪胎花紋類型、車輛荷載、水和污染物。

（3）未來(lái)的研究可著重于改性瀝青、高性能集料、紋理深度控制等方面，以提升路面抗滑性能。

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