王玉杰

（重慶交通大學(xué) 重慶 400041）

級(jí)配對(duì)瀝青路面抗滑性的影響研究

王玉杰

（重慶交通大學(xué) 重慶 400041）

本文選取4種不同級(jí)配AC-13瀝青混合料，采用手工鋪砂法和擺式儀法，檢測(cè)試件的初始抗滑值和不同磨耗時(shí)間條件下的抗滑值。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著混合料中粗集料變多，其擺值變大，抗滑性能變好；對(duì)比4種級(jí)配的初始抗滑值和磨耗后的抗滑值，隨著磨耗時(shí)間的增加，抗滑擺值變小，路面抗滑性能降低。

抗滑性能；表面構(gòu)造深度；磨耗試驗(yàn)

道路抗滑性能是決定駕駛車(chē)輛安全行駛的關(guān)鍵因素。級(jí)配的復(fù)雜多樣導(dǎo)致級(jí)配的差異影響路面抗滑性能不同，而路面層材料常用AC-13型瀝青混合料。因此，研究路面抗滑性能受不同級(jí)配AC-13瀝青混合料面層的響應(yīng)關(guān)系。

1 瀝青路面的抗滑特性

汽車(chē)輪胎在路面移動(dòng)發(fā)生摩擦，其值的大小表征道路抗滑性能。對(duì)行駛在路面上的車(chē)輛而言，是指在一定條件下車(chē)輛的緊急制動(dòng)距離[2]。一般情況下，從宏觀角度將路面面層的粗糙程度來(lái)直觀表征抗滑性能，而從受力角度用輪胎與面層接觸的摩擦系數(shù)來(lái)理論計(jì)算抗滑性。

圖1 四種路面構(gòu)造在不同車(chē)速的情況下與抗滑能力的關(guān)系[2]

從圖1中可看出，③和⑤的微觀構(gòu)造雖相似，但當(dāng)車(chē)輛在低速行駛時(shí)③的抗滑值比⑤還大，隨著車(chē)速的提高，③的抗滑值變得比⑤小很多，這是因?yàn)棰鄣暮暧^構(gòu)造小。車(chē)速較低時(shí)，③和⑤具有粗糙的微觀構(gòu)造，它們的抗滑能力比那些沒(méi)有粗糙微觀構(gòu)造的②和④要高。當(dāng)車(chē)速在50km/h時(shí)，與④相比，③具有良好的微觀構(gòu)造，但是由于④有著粗糙的宏觀構(gòu)造，可以稍稍彌補(bǔ)③在微觀構(gòu)造上平滑的缺點(diǎn)。此時(shí)，④跟⑤曲線，它們擁有不同的微觀構(gòu)造，雖然在高車(chē)速的情況下二者斜率相同，但是④的微觀構(gòu)造不好。

2 AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料選取

本試驗(yàn)采用 90#基質(zhì)瀝青，集料用當(dāng)?shù)氐氖規(guī)r分三檔為：10-15mm碎石、5-10mm碎石、3-5mm碎石、0-3mm石屑，級(jí)配用AC-13，填料選取礦粉。

2.2 材料比例及最佳油石比

本試驗(yàn)通過(guò)控制粗細(xì)料的摻配，用規(guī)劃求解法計(jì)算各檔材料配合比例，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定出4種級(jí)配最佳油石比。結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 瀝青混合料配合比

3 抗滑指標(biāo)測(cè)試

表2 試件初始抗滑指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

3.1 初始抗滑指標(biāo)的測(cè)試

采用車(chē)轍板試件面層模擬真實(shí)路面，采用鋪砂法在車(chē)轍板上測(cè)得表面構(gòu)造深度，再用英式擺式儀測(cè)其擺值，試件初始抗滑指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

級(jí)配A的構(gòu)造深度最高，擺值也最大。在集料組成上，大于4.75mm的粗集料含量很多，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定密實(shí)，空隙率小。級(jí)配B的擺值比級(jí)配A的稍低，可以看到級(jí)配B中4.75mm通過(guò)率比級(jí)配A高，所以粗集料含量降低一點(diǎn)，說(shuō)明擺值與粗集料的含量有關(guān)。級(jí)配C為典型的S型曲線，它的擺值比級(jí)配B的略高一點(diǎn)，在集料組成上，與級(jí)配B相比就是減少了4.75mm以上集料的含量，粗集料含量略少。級(jí)配D的表面構(gòu)造淺，擺值最低。在集料組成上，0～3這一檔細(xì)料含量偏大，粗集料含量偏小，表面不夠粗糙。這種由較多的細(xì)料組成的混合料在車(chē)輪作用下容易發(fā)生移位變形，不能很好地保持初始粗糙度，所以抗滑性能的衰減可能比較快。

3.2 磨耗試驗(yàn)后抗滑指標(biāo)的測(cè)量

在實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際車(chē)輪作用狀況，作出了混合料的抗滑性能隨積累荷載作用時(shí)間變化的曲線。將車(chē)轍試驗(yàn)儀設(shè)定試驗(yàn)溫度為常溫，輪壓為0.7MPa，車(chē)輪行走次數(shù)為42次/min，每碾壓2520次或5040次就測(cè)一次擺值和構(gòu)造深度，也就是每隔1h-2h測(cè)一次指標(biāo)。測(cè)得的磨損后的擺值見(jiàn)表3。分析曲線見(jiàn)圖2。

表3 試件磨損后擺值測(cè)試結(jié)果

圖2 擺值的衰減曲線

由圖可知，在試驗(yàn)的前4個(gè)小時(shí)，A、B、C級(jí)配的摩擦系數(shù)衰減較快，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，衰減速率放慢，直到試驗(yàn)6個(gè)小時(shí)后才逐漸趨于穩(wěn)定。

（1）級(jí)配A磨耗作用后，擺值衰減達(dá)到了5.5BPN，這是因?yàn)楸砻娲植诮Y(jié)構(gòu)逐漸被磨平，導(dǎo)致抗滑性衰減過(guò)快。（2）級(jí)配B雖然在初始構(gòu)造深度和擺值都不是最好的，但是衰減值都最小，它能夠很好地保持初始的抗滑性能。（3）級(jí)配 C在抗滑性的衰減上比B快一些，但是相對(duì)于A和D來(lái)說(shuō)要緩慢些，級(jí)配C的穩(wěn)定性差一些。（4）級(jí)配D在磨耗4h的時(shí)候，擺值有所上升，這是由于瀝青膜和表面細(xì)集料的磨損，使得表面構(gòu)造變得粗糙，部分尖銳的石料表面外露，導(dǎo)致了摩擦系數(shù)的升高，隨著碾壓次數(shù)的增加，表面的粗糙瀝青膜和尖銳的石料逐漸被磨光，這樣摩擦系數(shù)會(huì)逐漸降低。在4種級(jí)配中，級(jí)配D的擺值衰減幅度最大，為6.2BPN，綜合抗滑性能最差。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)控制2.36mm和4.75mm的通過(guò)率，用馬歇爾試驗(yàn)方法確定4種級(jí)配的最佳油石比，級(jí)配A為4.8%，級(jí)配B為4.95%，級(jí)配C為5.05%，級(jí)配D為5.1%。

（2）在室內(nèi)用鋪砂法和擺式儀法測(cè)試車(chē)轍試件的初始抗滑值，結(jié)果表明在混合料類(lèi)型相同時(shí)下，抗滑值同細(xì)集料含量具有很好的相關(guān)性，4.75mm篩孔的通過(guò)率越小，粗集料越多，單位長(zhǎng)度內(nèi)同擺錘膠片接觸的集料增加，擺值越大，表面越粗糙，抗滑性能越好。

（3）采用室內(nèi)磨耗試驗(yàn)表征抗滑性能的衰減規(guī)律，試驗(yàn)表明，粗集料過(guò)多或者細(xì)集料過(guò)多的混合料擺值的衰減速度都比較快。

[1]拾方治，馬衛(wèi)民.瀝青路面再生技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2006.

[2]申愛(ài)琴，張艷紅，郭寅川．三類(lèi)瀝青路面結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的對(duì)比分析［J］．長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，29（4）：1-7．

[3]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).JTGD50-2006公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京：人民交通出版社，2006．

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