瀝青路面抗滑衰變特性研究

胡志飛

(張家口通泰醫教投資發展集團有限公司 張家口市 075000)

1 工程概況

為確保瀝青路面的安全性，必須確定其抗滑衰變規律，進而確定其抗滑性能評價指標。

為更好確定瀝青路面的抗滑衰變性能，以四種路段為背景開展研究。A路段為AC-13改性瀝青路段，采用的是輝綠巖作為集料，已有32個月的運營期；B路段為SMA-16瀝青路段，采用的是玄武巖作為集料，已有11個月的運營期；C路段和D路段均為SMA-13瀝青路段，C路段采用的是輝綠巖作為集料，已有73個月的運營期，D路段采用的是石灰巖，已有60個月的運營期。具體如圖1所示。

圖1 各路段示意圖

考慮到高速公路有著較為顯著的渠化現象，并且多在道路橫斷面位置有一定規律的輪跡分布，為使交通擁堵現象盡可能少，在進行路面檢測時遵循如表1所示原則。

2 基于路表構造特征的抗滑性能實測研究

為使誤差盡可能小，在對同一車道進行激光和橫向力系數法進行檢測時所采用軌跡均相同，并以20m的間距進行檢測；并以0點、10m測點和20m測點的平均值，保持測點位置相同進行鋪砂和擺值法檢測。

表1 檢測方法

2.1 路表構造深度評價方法關聯性分析

為對比瀝青路面激光和鋪砂兩種方法的實測效果，對其進行了線性相關分析，所得結果如圖2所示。限于篇幅，僅列出部分數據。

從分析結果可知，所得的線性關聯性較差，僅A路段有著大于0.5相關系數值，對其原因進行分析可得：

(1)因時間有限，本實驗在開展時未標定激光法，導致兩者不能以公式進行轉換。

(2)在檢測過程中，因車輛的運行導致無法在固定軌跡上進行激光法檢測，因此可能會使得兩種方法的測點不同。

當前為使得路面檢測質量有所提高，國際上研發出了電動鋪砂法，但該種方法雖然能使檢測精度得到一定程度的提高，但無法避免檢測效率低，利用率不高等缺點[1]。激光法在當前是作為一種較為自動化的新技術，其是基于一定假設條件下，通過信息和數學轉換得來的評價技術，因此為使該技術得到較好的利用，提高其利用效率非常有必要。此外，在施工時還需進行標定，以確保其能夠良好地銜接到鋪砂法的評價標準。

圖2 A路段線性相關分析

2.2 路表構造深度車道分布特征研究

為對路面構造深度車道變化規律進行研究，對各路段開展了試驗，所得結果如圖3所示。

圖3 路表構造深度檢測結果

(1)以從小到大的順序對A路段和B路段構造深度進行排序有：行車道<超車道<硬路肩。在瀝青路面的運營期內，路面集料在荷載作用下不斷出現損耗，使其表現出下陷病害，從而降低其構造深度指標[2-3]。相比于超車道，行車道有著更大的荷載，因此超車道磨損較少。而硬路肩一般不作用有車輛荷載，故其構造深度為初始水平。故對于四車道而言應將其行車道的構造深度作為重點檢測對象。

(2)以從小到大的順序對C路段和D路段的構造深度進行排序有：慢車道<外側主車道<硬路肩。其構造深度出現差異的原因同樣是車輛荷載作用的大小不一所導致。即路面磨損越大，構造深度越大。因此在檢測八車道時應重點檢測慢車道。

為對構造深度變化規律作進一步研究，將四個車道的構造深度進行了量化，所得結果如圖4所示。

(3)級配類型以及集料粒徑均會影響到構造深度初始值。相比于A路段AC-13路面的構造深度，B公路的SMA-13路段及其SMA-16路段超出約48%和65%。對其原因進行分析可知：SMA混合料級配為間斷類型，有著較大用量的粗集料和較小用量的細集料，在壓實后路面開口空隙較大；而AC類混合料級配為連續類型，有著較大用量的細集料和較小用量的粗集料，因此在壓實后路面開口空隙較小，即路面的下陷深度與集料粒徑呈正比例關系[4-5]。

圖4 量化結果

(4)級配和集料類型均會影響到構造深度衰變程度。相比于B路段，A路段檢測時有著較長的運營期，即代表A路段有著更大的交通荷載，但相比于B路段，A路段構造深度僅有0.02mm的下降量，即在構造深度衰變程度上AC類瀝青路面較低，對比SMA-13和SMA-16瀝青路面可知，SMA-16瀝青路面有著較小的衰變程度。對比D公路玄武巖路段的構造深度降低值可知，其石灰巖路段的構造深度衰變值較高。

3 基于路表摩擦特征的抗滑性能研究

3.1 評價方法關聯性分析

圖5 A路段橫向力系數和擺值線性相關結果

由圖5可知，A路段和B路段有著一定的相關性，但程度較小，分析原因有：

(1)檢測時設備運行速度有著較大的影響，兩個設備運行速度相差較大，并且兩種方法有著不同的影響因素。

(2)檢測時無法保證軌跡一定，使得測點位置不相同。

(3)設備檢測角度的影響；路面不同方向的摩擦系數不同，因此為提高其檢測質量應結合縱向和橫向的摩擦系數進行考慮。

3.2 路表摩擦系數車道分布特征研究

(1)由圖6可知，A路段和B路段有著較為顯著的摩擦系數差異，其中行車道<超車道<硬路肩。分析其原因可知，車輛荷載不同是導致摩擦系數不同的重點因素，即反復的車輛荷載使得路面集料磨損加快，導致其構造出現下陷，從而降低其摩擦系數指標。故在檢測摩擦系數時對于四車道而言，應將重點放在行車道。

(2)C路段和D路段的摩擦系數同樣存在較大的差異，并且C車道的摩擦系數與構造深度有著相同的變化規律，其中慢車道<外側主車道；D車道的摩擦系數與構造深度變化則不同，其中外側主車道<慢車道<硬路肩。在D路段中作用荷載較大的是慢車道，從而使得路面集料出現損壞，導致紋理出現再生。為進一步研究，還對摩擦系數的變異系數進行研究，結果變異系數最高的是慢車道，說明在D路段中摩擦系數有著較高波動的是慢車道，即其容易出現紋理再生。故在檢測八車道時應將重點放在慢車道。

(3)由圖7可知，級配類型和集料粒徑均會對瀝青路面摩擦系數造成影響。相比于B路段SMA-13路面而言，A路段SMA-13路面有著較大的摩擦系數初始值；而對比B路段中的SMA-13路面和SMA-16路面可知，SMA-16路面有著較大的摩擦系數初始值。對其原因進行分析可知，AC瀝青路面有著較大的細集料用量，即具有較小的集料間距，使路面與輪胎的接觸面積大大提高，因此表現出的摩擦特性較好。

(4)級配和集料類型均會對摩擦系數衰變程度造成影響。對B公路SMA-16路段而言，相比于硬路肩，超車道和行車道有著較小的摩擦系數衰變程度，而其SMA-13路段的衰變程度則較小。對比D公路中的玄武巖路段和石灰巖路段的衰變程度可知，石灰巖路段的摩擦系數有著較大的衰變程度。

圖6 瀝青路面摩擦系數變化特征

圖7 摩擦系數變化規律量化曲線

4 結語

(1)對激光法和鋪砂法的關聯性進行分析可知，為使激光構造深度法技術的利用率得以提高，并且使其能夠較好地銜接鋪砂法評判標準，對其測試原理進行研究非常有必要。

(2)在評價瀝青路面的抗滑性能衰變特性時，應將行車道作為雙向四車道的檢測重點，將慢車道作為雙向八車道的檢測重點。

(3)相比于AC類瀝青路面的構造深度初始值，SMA類瀝青路面較大；對比SMA-13和SMA-16瀝青路面的構造深度初始值可知，SMA-16的較大；對比石灰巖和玄武巖的衰變速率可知，石灰巖路段較快；因此為使瀝青路面構造深度得到提高，可通過提高集料粒徑的方式實現。

(4)相比于SMA類瀝青路面的摩擦系數初始值，AC類瀝青路面較大；對比SMA-13和SMA-16瀝青路面的摩擦系數初始值和衰變程度可知，SMA-16瀝青路面較大；對比石灰巖路段和玄武巖路段的衰變速率可知，石灰巖路段較大；因此為降低摩擦系數衰變速率，可通過提高集料粒徑的方式實現。