時正凱，陳 鋒

(1. 淮安市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站 淮安市 212006；2.南京航空航天大學(xué) 南京市 210016 )

排水性瀝青路面抗滑性能測試分析

時正凱1，陳 鋒2

(1. 淮安市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站 淮安市 212006；2.南京航空航天大學(xué) 南京市 210016 )

大孔隙結(jié)構(gòu)的排水性瀝青路面可以及時排除路表水，提升雨天行車安全性。對當(dāng)前排水性瀝青路面抗滑性能測試方法存在問題進行分析，提出采用現(xiàn)場剎車距離試驗評定其剎車性能，并結(jié)合實際工程的行車能見度、道路安全事故發(fā)生率等來評定排水性瀝青路面的行車安全性。測試結(jié)果表明：排水性瀝青路面可以有效縮短剎車距離，提高雨天行車的能見度，降低道路的交通事故率，具有良好的安全性能。

排水性瀝青路面；抗滑性能；測試方法；剎車距離；能見度

路表水是雨天事故的主要危險源，及時有效地排除路面水成為提高雨天路面行車安全的必然選擇[1]。排水瀝青路面采用20%左右空隙率骨架-空隙結(jié)構(gòu)的瀝青混合料做上面層，可以通過路面橫坡利用自身的大孔隙結(jié)構(gòu)在瀝青混合料內(nèi)部行成橫向排水通道，將路表水排到路面兩側(cè)，顯著減少路表水的積蓄[2]。但由于排水性瀝青路面的結(jié)構(gòu)不同，需要對路面抗滑性能進行分析，確定排水性瀝青路面的行車安全性。

1 當(dāng)前排水性瀝青路面抗滑性能的測試方法

1.1 擺值的表征問題

排水瀝青路面表面粗糙，構(gòu)造深度基本上在2.0～3.0mm范圍，在PAC13為代表的排水瀝青路面抗滑測試中，用擺式儀測定摩擦系數(shù)多在60BPN左右；而密級配瀝青混凝土表層的構(gòu)造深度多在0.5～0.8mm，摩擦系數(shù)多在65BPN上下[3]。排水路面的構(gòu)造深度遠大于密級配表面層，其擺值卻可能小于密級配。表征路面抗滑性能的擺值BPN(摩擦系數(shù)f的100倍)指標，其計算依據(jù)為能量守恒原理，擺錘從左到右的擺動過程中，滑溜器與路面接觸面摩擦產(chǎn)生位能損失。擺動過程中，擺錘質(zhì)量m和擺對接觸面的徑向壓力N是經(jīng)過標定的，擺錘的位能損失僅與摩擦接觸長度L有關(guān)。試驗過程中，L均調(diào)整為標準值126mm，而不同路面結(jié)構(gòu)的紋理、空隙率等不同，使得路表與擺式儀的實際有效接觸長度不同。對空隙率在20%左右的排水瀝青路面表面來說，其與滑溜器的實際接觸長度要小于密實的混凝土類表層。因此，用擺式儀按照規(guī)范方法測定的BPN的方法不能很好地反映出排水路面的實際抗滑性能。

交通部公路科研所研發(fā)了光電式擺式摩擦系數(shù)測定儀，實現(xiàn)擺式儀壓力和接觸長度的自動測試并通過程序處理示值，能夠解決現(xiàn)場壓力標定欠缺、接觸長度調(diào)整不準的問題，并減少人為因素干擾。光電式摩擦系數(shù)測試儀由高分辨率自動力傳感器、角速度編碼器、數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)等部分組成，保持與現(xiàn)有擺式儀完全一致的測試原理。但針對排水瀝青混合料的情況，為消除橡膠片與表面空隙部分實際未完全擠壓摩擦產(chǎn)生的影響，可通過實時壓力積分編程的模型來進一步表征排水瀝青表層的摩擦系數(shù)。

1.2 排水路面的雨天抗滑功能

雨天道路安全事故的主要原因是高速行車時車輛輪胎與密級配路面之間存在一定厚度的水膜，導(dǎo)致路面抗滑能力迅速下降，目前測試方法沒有充分反映該因素的影響?？够阅芎檬桥潘疄r青路面的最突出優(yōu)勢，特別是在有水條件下[4]。為研究這一問題，使用擺式摩擦系數(shù)測定儀對AC-13密級配瀝青混凝土路面和排水瀝青路面(PAC-13)在干燥(不灑水)與潮濕狀態(tài)下的擺值進行對比測試，潮濕狀態(tài)為噴水壺灑水不間斷條件(通常的擺式儀測試只是測試前噴灑濕潤表面)。結(jié)果表明，兩種路面摩擦系數(shù)的衰減幅度分別為41%和25%(見圖1)，可見排水瀝青路面雨天安全特性的優(yōu)異。

1.3 排水路面抗滑功能的其他測試方法比較

對瀝青路面抗滑性能的測試還可以采用動態(tài)摩擦系數(shù)測定儀和SCRIM，兩種測試儀器對不同的路面摩擦系數(shù)進行測試，并與擺式儀、構(gòu)造深度的測試結(jié)果進行對比，具體測試結(jié)果見表1。

表1 不同摩擦系數(shù)測試設(shè)備測試的各種路面摩擦系數(shù)

由表1的測試結(jié)果可知，各儀器仍然存在與擺式儀類似的問題，主要是這些抗滑測試設(shè)備均采用了與擺式儀類似的原理，即以測試面固定的測試長度進行摩擦系數(shù)計算，而測試面一般為平面橡膠塊，無法反應(yīng)由于各自紋理、構(gòu)造深度不同帶來的與輪胎花紋與剎車之間的嵌擠作用，反應(yīng)出的數(shù)據(jù)規(guī)律與擺式儀是類似的。擺值表征石料磨光值、微觀構(gòu)造，而構(gòu)造深度可以表征混合料依靠與輪胎嵌擠實現(xiàn)的抗滑性能。

為體現(xiàn)排水路面這種依靠大構(gòu)造提高抗滑性能的路面形式，建議采用綜合擺值與構(gòu)造深度兩參數(shù)為基礎(chǔ)建立的加權(quán)抗滑參數(shù)來表征路面的抗滑性能，并通過現(xiàn)場剎車性能的測試進行驗證。特別是雙層排水瀝青路面，上面層采用的小粒徑，其構(gòu)造深度較小，擺值較大，反應(yīng)了兩者作為抗滑指標的綜合性。對此，在尚無有效驗證手段的情況下，建議兩者各取50%的權(quán)重，以與實際制動距離反應(yīng)的抗滑性能匹配。

2 不同類型瀝青路面的現(xiàn)場剎車距離測試

排水瀝青路面與常規(guī)密級配瀝青路面的區(qū)別在于通車一年左右時仍無法采用擺式摩擦系數(shù)儀準確評價其差別[5]。輪胎對排水瀝青路面具有較強的附著能力，為此，考慮采用實測剎車距離的方法來驗證排水性瀝青路面抗滑性能的實際效果。

2.1 PAC-13與AC-13的剎車距離對比

為分析不同環(huán)境下排水路面和密級配瀝青路面的抗滑性能，分別在晴天與中等降雨條件下，采用現(xiàn)代途勝SUV車對安徽宣寧高速公路排水瀝青路面示范段和AC-13密級配瀝青路面的剎車距離進行測試，測試結(jié)果見表2。

測試時，在車輛行駛速度達到設(shè)計的穩(wěn)定車速后、至測試起點(兩側(cè)旗幟標志與反光鏡齊平)摘擋、急剎(一腳踩到底，重復(fù)4次)，剎車停穩(wěn)后測試反光鏡距剎車起點(旗幟處)的距離，即為該速度下的剎車距離。

表2 排水路面與普通路面剎車距離測試對比表

由表2的測試結(jié)果可知：

(1)在路面干燥情況下，排水路面比AC混凝土路面也能縮短剎車距離，從50km/h到100km/h隨著車速增高，縮短距離從2.3m增大到6m，說明排水路面的“大構(gòu)造”對車輛制動效果顯著，可有效減少追尾、碰撞等交通事故；且車速越高縮短的距離越大。

(2)中等雨天條件下(普通路面路表剛形成流水狀態(tài))，從50km/h到120km/h隨著車速增高，排水路面比普通路面剎車距離縮短1～12m，變化幅度為8%～18%，車速越高縮短的距離越大。

(3)無論哪種路面、路面是否濕滑，在車速90km/h附近剎車距離有顯著增加的拐點。

普通路面(AC-13)在中等雨天條件下(路表有水、但尚未形成明顯流水狀態(tài))，從50km/h到100km/h隨著車速增高，剎車距離比晴天延長2～6m，變化幅度為10%～37%，而排水路面變化幅度則為10%～62%，說明其雨天縮短剎車效果顯著。

2.2 雙層排水瀝青路面與SMA-13的對比

依托遂資高速公路雙層排水瀝青路面試驗段，進行了PAC10與SMA-13的剎車對比試驗。試驗采用別克GL8商務(wù)車，在測試速度定速巡航行駛、至測試起點急剎(一腳踩到底，重復(fù)4次)，雨天測試時普通路面(SMA)表面濕滑，但尚未形成水流，排水路面表面略潮濕、無水膜，不同測試車速的路面剎車性能測試結(jié)果見表3。

表3 遂資高速公路兩種路面結(jié)構(gòu)剎車測試結(jié)果

對比表3的試驗結(jié)果可知：

(1)排水瀝青路面在雨天按照不超速的110km/h控制行車，在緊急狀態(tài)需要急剎狀態(tài)下，比抗滑性能較高的SMA路面剎車距離可縮短12m。在高速公路上雨天行車，車速達到100km/h后，這個效果可以避免大多數(shù)躲閃不及造成的碰撞類交通事故(往往是幾米的偏差)。

(2)越是低速的剎車，排水瀝青路面縮短剎車距離的幅度越大。30～50km/h時，平均可以縮短40%左右的剎車距離，這對城市道路應(yīng)用排水路面、跟車行駛防止追尾類交通事故會非常有效。

3 排水瀝青路面與普通路面雨天行車能見度對比

排水瀝青路面的雨天安全優(yōu)勢之一就體現(xiàn)在消除或減少跟車水霧，從而為駕駛員跟車行駛提供清晰的視野，及早發(fā)現(xiàn)前方可能存在的異常情況，采取變換車道、適時制動等相應(yīng)車輛操控措施[6]。

為研究排水瀝青路面與普通路面雨天跟車行駛的能見度差別，采取定速行駛下對駕駛員人工調(diào)查的方法進行了相關(guān)試驗。具體方法為：

(1)在中分帶，同樣車速下向前行駛，拍照人工判別前方車輛的可識別距離，判別以路上標線及車輛輪廓的清晰可視為標準。

(2)同等降雨下跟車行駛拍攝視頻，在室內(nèi)根據(jù)視頻人工辨別前方可視距離情況。

為此，在宣寧高速、鹽通高速和永武高速等不同路段對排水瀝青路面與普通路面雨天行車狀況進行評定。在宣寧高速，普通AC路面路表水膜厚度達到3mm，排水路面路表基本無水膜，跟車行駛基本無水霧干擾，相比之下，普通路面車子濺水如“騰云駕霧”一般，車速高后行駛及跟車行駛都非常危險。

實際調(diào)查以駕駛員觀看視頻的人工分析和感受判斷為準，距離為同標準估算、有樁號位置的進行準確統(tǒng)計。根據(jù)實際測試情況，將各路段的測試結(jié)果進行匯總，見表4。

表4 不同路段普通路面與

由表4的調(diào)查結(jié)果可知：

(1)從跟車行駛的角度，直到大雨級別，排水瀝青路面可以將前方識別距離提高5倍以上，有時甚至比例更高。

(2)車速越高、降雨強度越大，普通路面與排水路面的能見度差距越大。

具體調(diào)查時還發(fā)現(xiàn)，水霧彌漫導(dǎo)致對路面標線、護欄和標志牌以及車輛本身的可視度大幅下降，跟車在100m以內(nèi)時，前車水霧將大量微小水珠拋灑后落到后車前擋風(fēng)玻璃上，直接導(dǎo)致后車司機視線受阻，須加大雨刷使用才可換取短時間的“視覺清晰”，這對駕駛員的路況判斷帶來極大威脅。

4 排水瀝青路面通車后路況和交通事故情況

為充分調(diào)研不同路面形式對道路行車安全性的影響，特別是國際上高度認可的排水瀝青路面在我國實施后是否有顯著的高安全特性，對江蘇鹽通高速公路，江蘇寧杭高速公路和江西永武高速公路等三條高速公路進行了全面的跟蹤回訪。

統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，三條高速公路總事故率排水路面比普通路面平均降低23.9%，晴天事故率平均降低13.7%，雨天事故率平均降低46.7%，雪天事故率平均降低38.7%。與普通路面相比，排水瀝青路面晴天事故率相當(dāng)，其次是雪天，而雨天降低事故率效果最為明顯?？傮w來看，年限較久的排水瀝青路面降低事故率效果低于年限較新的，同一路段其排水功能下降后，降低事故率的比例在下降[7]。

鹽通高速公路的8年跟蹤觀測表明，在鹽通高速公路重載(日交通量達到約3萬輛)環(huán)境下，排水瀝青路面與相鄰的SMA路面表現(xiàn)出了相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)承載能力；且在無任何清洗養(yǎng)護情況下，路面排水功能仍然保持良好，雨天抗滑和消除行車水霧效果突出，這也是其能夠持續(xù)降低交通事故率的主要原因。寧杭高速公路的排水性瀝青路面使用情況良好，發(fā)生的交通事故較少，但普通路面有一事故高發(fā)段，主要系線形和坡度問題。因此，大力推廣和應(yīng)用排水性瀝青路面對路面行車安全具有積極意義。

5 結(jié)論

(1)路面摩擦系數(shù)主要反映石料磨光值、微觀構(gòu)造，而構(gòu)造深度可以反映混合料依靠與輪胎嵌擠實現(xiàn)的抗滑性能，建議采用綜合擺值與構(gòu)造深度兩參數(shù)為基礎(chǔ)建立的加權(quán)抗滑參數(shù)來表征路面的抗滑性能。

(2)擺式摩擦系數(shù)儀無法準確評價排水性瀝青路面與常規(guī)密級配路面在較短時間內(nèi)的區(qū)別，通過現(xiàn)場剎車試驗實測剎車距離，可以較好地反映排水性瀝青路面的實際抗滑性能。

(3)在不同天氣條件下，相比AC瀝青混凝土路面，排水性瀝青路面的剎車距離更短，特別是在雨天的剎車效果顯著。

(4)排水性瀝青路面的大孔隙結(jié)構(gòu)可以及時排除路表水，車輛行駛引起的水霧很少，在雨天的能見度較大，道路的交通事故率較低，具有良好的安全性能。

[1] 鄒艷琴，陳博，陶家樸. 多孔排水瀝青路面[J]. 筑路機械與施工機械化，2010(11):43-46.

[2] 張璠，楊軍，卞鳳蘭. 排水性瀝青路面的排水功能設(shè)計與實踐[J]. 中外公路，2009(6):103-106.

[3] 亞森·肉孜，陳光亮.環(huán)保安全型瀝青路面的抗滑性能分析[J]. 公路與汽運，2015(4):107-109.

[4] 董祥，張士萍，丁小晴. 瀝青路面的紋理構(gòu)造與抗滑性檢測方法[J]. 鐵道標準設(shè)計，2012(1):30-35.

[5] 邱軼. 排水性瀝青路面在高架快速路上的應(yīng)用效果[J]. 建筑施工，2014(6):739-740.

[6] 曹曉鳳， 錢璞. 瀝青路面抗滑性能分析[J]. 交通標準化，2011(15)：44-46.

[7] 吳限， 錢海濤. 排水性瀝青路面長期使用性能的測試分析[J]. 交通科技，2015(5):88-90.

Analysis on Anti-Slide Performance Test of Drainage Asphalt Pavement

SHIZheng-kai1，CHENFeng2

(1.Traffic Engineering Quality Supervision Station of Huai'an，Huai'an 212006，China； 2.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China)

The drainage asphalt pavement with macropore structure can timely eliminate the water on the surface of pavement, so as to improve the traveling safety in rainy day. The analysis on issues existed in anti-slide performance test method of the current drainage asphalt pavement is made, and the assessment on its braking performance is put forward by adopting site braking distance test. And in combination with the travelling visibility of practice project, road safety accident rate and so on, the assessment on the travelling safety of drainage asphalt pavement is made. The test results show that: the drainage asphalt pavement can effectively shorten the braking distance, improve the visibility of travelling in rainy day, and reduce the traffic accident rate of road, thus having good safety performance.

Drainage asphalt pavement; Anti-slide performance; Test method; Braking distance; Visibility

1673-6052(2016)11-0053-04

10.15996/j.cnki.bfjt.2016.11.015

U416.217

B