瀝青路面抗滑性能分析

李旭彪,郭 維

(1.中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司貴州分院, 貴州貴陽(yáng)550004; 2.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司，四川成都610081)

瀝青路面是通過(guò)各種方式將瀝青材料用作礦料的結(jié)合料，鋪筑后形成路面面層并與其它各類基層工程組成的路面結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。由于瀝青路面表面平整、無(wú)接縫、行車舒適、耐磨、震動(dòng)小、噪音低、養(yǎng)護(hù)維修漸變、適宜分期修建等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)50年代以來(lái)瀝青路面成為世界各國(guó)公路的主要面層類型。目前我國(guó)高速公路大都采用瀝青路面，高速公路里程已經(jīng)達(dá)到10×104km，超過(guò)美國(guó)成為總里程世界第一。隨著我國(guó)“十二五”發(fā)展，我國(guó)高速公路發(fā)展仍將處于高峰期。

隨著瀝青路面的發(fā)展，高速公路事故率和死亡率的增長(zhǎng)成為難題，給民眾造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)然交通事故的原因有很多，與交通參與者的安全意識(shí)、交通理念有關(guān)，也與運(yùn)行條件如道路線性、路面抗滑性能因素有關(guān)。我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到路面具有良好的抗滑性能對(duì)安全的重要性，所以有必要研究路面的抗滑性能及其影響因素。

1 影響路面抗滑性能的因素

路面抗滑性能的大小主要是用道路表面的摩擦系數(shù)來(lái)評(píng)定。路面石料的選擇和性質(zhì)、顆粒級(jí)配、交通狀況 、路面潮濕程度、瀝青性質(zhì)與用量等決定摩擦系數(shù)的大小。

1.1 石料的選擇和性質(zhì)

礦料的表面微觀對(duì)路面的抗滑性能起到了很大的作用，當(dāng)行車速度在比較低的情況下此種作用將會(huì)更突出，但當(dāng)行車速度比較大的時(shí)候，路面的宏觀構(gòu)造將起到重大作用。因此要保證道路的抗滑性能的穩(wěn)定性就要保持道路的微觀和宏觀構(gòu)造在較長(zhǎng)的時(shí)間里保持在一個(gè)較好的水平上。瀝青路面中的混合料的組成影響著路面的抗滑性能，其中石料的物理性質(zhì)(壓碎值、磨耗值和磨光值)更是起到了決定性的作用。壓碎值用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗壓碎的能力，當(dāng)瀝青路面中石料的壓碎值越大表明抗壓碎能力越差。磨耗值是粗集料抵抗撞擊、邊緣剪切、摩擦等聯(lián)合作用的指標(biāo)。磨光值反映石料抵抗輪胎磨光作用能力的指標(biāo)，磨光值越大說(shuō)明在輪胎的長(zhǎng)期作用下能保持長(zhǎng)時(shí)間的抗滑能力。因此路面抗滑表層應(yīng)當(dāng)選擇堅(jiān)硬耐磨，抗沖擊力比較好的碎石或者破碎礫石，不應(yīng)當(dāng)選擇礦渣、軟質(zhì)集料或者篩選礫石，同時(shí)，集料的選擇根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF 40—2004)應(yīng)當(dāng)滿足表1、表2要求。

表1 瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求

表2 瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求

1.2 集料級(jí)配

在瀝青混合料的類型已經(jīng)確定的情況下，瀝青路面的面層級(jí)配在很大程度上決定了路面的宏觀構(gòu)造水平。一般情況下我們要求路面的空隙率最小同時(shí)又能總面積不大，那么我們就要求有一個(gè)良好的級(jí)配。前者的目的是使集料達(dá)到密實(shí)，而后者就是為了讓所使用的瀝青量最少。集料級(jí)配直接影響著顆粒尺寸大小與相互間距，影響著顆粒裸露程度、路面摩擦系數(shù)的大小，因此，要想提高路面的抗滑耐久性，必須選出能夠形成較大構(gòu)造深度的最佳級(jí)配。根據(jù)我國(guó)目前技術(shù)水平和瀝青與礦料供應(yīng)及施工水平，進(jìn)而確定礦料的最佳級(jí)配，以使路面有良好的抗滑性能。

1.3 交通狀況

日益增加的重荷載汽車易于磨光瀝青路面的微觀構(gòu)造及所有的集料，因而很容易造成路面的抗滑能力的逐漸降低。對(duì)于道路，交通量越大，對(duì)瀝青路面的磨光作用越顯著，路面的側(cè)向力系數(shù)SFC會(huì)越小，因而路面的抗滑性能越來(lái)越低。新修的路面在剛開(kāi)放交通的早期，路面的抗滑能力會(huì)發(fā)生顯著的降低，通常會(huì)在兩年后趨于穩(wěn)定，其中的主要原因很有可能就是在早期沒(méi)有密實(shí)，在行車荷載的作用下逐漸碾壓密實(shí)，而車輪對(duì)于石料的磨光作用同大氣環(huán)境對(duì)于石料的腐蝕使面層粗糙增加的趨勢(shì)達(dá)到平衡。

1.4 氣候條件

同交通量的影響相結(jié)合的是氣候?qū)系淖饔谩ＤΣ料禂?shù)與溫度有著重要的關(guān)聯(lián)，集結(jié)地變化導(dǎo)致溫度差的存在從而影響了路表的摩擦力大小，有很多數(shù)據(jù)表明輪胎與路面摩擦力的大小，冬季整體性均值最高，夏季最低，春季和秋季處于二者之間，這就表明了季節(jié)的溫度差異對(duì)摩擦系數(shù)的影響。環(huán)境也會(huì)影響，主要是雨雪天氣導(dǎo)致路面積水以及路標(biāo)污染兩個(gè)因素有關(guān)。在所調(diào)查的交通事故中，陰雨天發(fā)生的概率最大，能夠達(dá)到40%～50%，其中原因就是在雨水的作用下，路表會(huì)形成一層水膜，導(dǎo)致路面抗滑能力顯著降低，造成事故增加。下雨時(shí)候雨水在路面積聚，若排水不及時(shí)將形成比較厚的水膜，當(dāng)車速較高的時(shí)候輪胎與路面不能充分接觸，從而摩擦系數(shù)降低。

1.5 瀝青質(zhì)量與用量

用黏度比較低的低標(biāo)號(hào)瀝青做面層，穩(wěn)定性較差，容易形成油面而降低性能。瀝青用量大小也直接影響道路的抗滑性能，瀝青用量過(guò)大會(huì)降低抗滑性能。

1.6 車速

行駛在道路上的車輛，車速越高，對(duì)路面的沖擊和摩擦作用越大，路面的微觀構(gòu)造下降就越快，同時(shí)在潮濕狀態(tài)時(shí)，車速較快的時(shí)候，輪胎與路面的水膜就像潤(rùn)滑劑一樣，路面的抗滑性能急劇下降，造成“水漂”現(xiàn)象，危及行車安全。

2 提高瀝青路面抗滑的措施

2.1 選擇堅(jiān)硬石料

通過(guò)行車的實(shí)際驗(yàn)證，選用耐磨石料是增強(qiáng)路面抗滑性能的根本措施，玄武巖和輝綠巖等堅(jiān)硬巖石耐磨性和抗滑性顯著比石灰?guī)r好，所以在瀝青面層設(shè)計(jì)與施工盡量選用這些石料作為基料。

2.2 選擇瀝青瑪蹄脂碎石混合料作為面層

瀝青瑪蹄脂碎石混合料是瀝青瑪蹄脂填充碎石空隙而組成的混合料，在混合料中以粗集料為主，細(xì)集料很少，而礦料和瀝青的用量卻很多并摻入少量的纖維，使空隙率小。是密級(jí)配中的間斷級(jí)配，具有良好的抗車轍、耐久性和抗滑性， 可以降低車輛行駛的噪音，有利于環(huán)保。

2.3 鋪筑乳化瀝青稀漿封層和摻入橡膠粉

經(jīng)長(zhǎng)期行車碾壓及磨耗而形成的光滑路面，可采用乳化瀝青稀漿封層進(jìn)行技術(shù)處理。另外，橡膠粉末在瀝青混凝土中的應(yīng)用也能顯著地提高路面的抗滑性。

2.4 設(shè)計(jì)合理的坡度

設(shè)計(jì)合理的坡度，保證路面排水暢通，自然因素對(duì)瀝青路面的抗滑性能影響很大，特別是雨天，車輪會(huì)產(chǎn)生滑水現(xiàn)象， 因此， 抗滑最為有效的措施是排水。排除雨水的方法是設(shè)計(jì)足夠的坡度， 保證路面排水順暢。因此在保證行車安全的前提下，坡度可采用設(shè)計(jì)上限， 保證及時(shí)排除雨水，避免產(chǎn)生滑水現(xiàn)象。

2.5 嚴(yán)格規(guī)范攤鋪和碾壓施工工藝

現(xiàn)在高速公路普遍采用寬體全幅鋪筑, 雖提高了平整度, 但易造成混合料離析和攤鋪機(jī)自身夯實(shí)的振動(dòng)力達(dá)不到要求。建議1臺(tái)攤鋪機(jī)的攤鋪寬度不宜超過(guò)8 m，高速公路宜采用2臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)式攤鋪方式。成都至雅安高速公路已成功采用2臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)式鋪筑, 并得到很好的路面平整度效果。

2.6 修筑硬路肩

硬路肩能防止泥土帶入路面，有利于保持路面的清潔和粗糙度，對(duì)路面抗滑極為有利。

2.6 加強(qiáng)管理養(yǎng)護(hù)

瀝青路面在使用過(guò)程中，由于車載作用、自然因素的影響使路面產(chǎn)生破損，特別是路面沉陷、坑槽等破損，都可能引起路面積水， 降低路面的抗滑性能，危及行車安全。因此，經(jīng)常性的維護(hù)是保證路面抗滑性能的重要環(huán)節(jié)。

3 結(jié)束語(yǔ)

瀝青路面抗滑性能是行車安全、車輛高速行駛的重要保障，我們應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識(shí)到道路抗滑性能的重要性，在以后的道路建設(shè)中應(yīng)創(chuàng)新的探索出更好的施工方法、結(jié)構(gòu)材料，保證路面抗滑性能滿足要求，更好地減少道路的交通事故，保障大眾的人身安全。