孫華

摘 要：瀝青面層的構(gòu)造深度被普遍認(rèn)為是影響擺值的重要因素，但二者是否存在一定的函數(shù)關(guān)系，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有研究結(jié)果。本研究以福建省南平市的瀝青路面為研究對(duì)象，利用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀和構(gòu)造深度測(cè)定儀對(duì)研究的各路段表面進(jìn)行擺值和對(duì)應(yīng)點(diǎn)的構(gòu)造深度進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)對(duì)通車時(shí)間、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度3個(gè)要素的關(guān)聯(lián)性分析，旨在研究各要素之間是否存在著關(guān)聯(lián)性。通過(guò)最后的研究分析，通車時(shí)間與擺值不存在函數(shù)關(guān)系。通車時(shí)間與構(gòu)造深度在道路通車前期20個(gè)月內(nèi)有一定關(guān)系，后期空隙率達(dá)4%左右時(shí)則不存在函數(shù)關(guān)系。構(gòu)造深度與擺值存在函數(shù)關(guān)系，當(dāng)構(gòu)造深度為0.85 mm左右時(shí)，擺值最大，道路摩擦系數(shù)最大，道路行駛安全性能最佳。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土；構(gòu)造深度；擺值；關(guān)聯(lián)性

中圖分類號(hào)：S773；TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1006-8023（2018）05-0096-05

Abstract： The structural depth of asphalt surface is generally considered to be an important factor affecting the pendulum value， but whether there is a certain functional relationship between them has not yet been studied in China. In this study， the asphalt pavement in Nanping city of Fujian Province was studied， and the pendulum friction coefficient meter and structural depth meter were used to measure the pendulum value and the corresponding structural depth of each road section. By analyzing the relevance of the three elements of opening time， pendulum value， and structural depth， Designed to study whether there is a correlation between the various elements. Through the final research and analysis， there is no functional relationship between the opening time and the pendulum value. The opening time and structural depth had a certain relationship within 20 months of the opening of the road， and there was no functional relationship when the gap rate reached about 4 % in the later period. The structural depth has a functional relationship with the pendulum value.When the construction depth is about 0.85mm， the maximum swing value， the road friction coefficient is the largest， and the road driving safety performance is the best.

Keywords： Asphalt concrete； structural depth； pendulum value； relevance

0 引言

瀝青路面表面摩擦系數(shù)反映了路面的抗滑性能，摩擦系數(shù)越小，抗滑能力就越差，道路行駛安全性能就越差[1]，摩擦系數(shù)通常是采用擺式摩擦系數(shù)儀在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得出，儀器刻度盤上指針的讀數(shù)簡(jiǎn)稱為擺值。通常認(rèn)為，路面宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造直接影響著路面抗滑性能，而路面構(gòu)造深度是表征路面宏觀構(gòu)造的重要指標(biāo)[2]。宏觀構(gòu)造是指瀝青混凝土路面表層深度大于0.5 mm的構(gòu)造，既是路面表面的凹凸，也稱為表面構(gòu)造深度[4]。微觀構(gòu)造多指的是表面石料的紋理[5]。本研究對(duì)福建省南平市的7條瀝青路面進(jìn)行試驗(yàn)，研究路面擺值是否由表面構(gòu)造深度決定的，為相關(guān)的工程設(shè)計(jì)單位在瀝青路面的粗、細(xì)集料配合比的選擇上提供參考。

1 試驗(yàn)對(duì)象

本研究對(duì)象為福建南平市區(qū)內(nèi)七條不同時(shí)間修建的瀝青路面，各路段完工通車時(shí)間見(jiàn)表1。瀝青路面面層混合料采用的類型均為SMA-13型，厚度為4 cm，其中瀝青采用改性瀝青SBS（I-D），粗集料采用兩種碎石，1#碎石為4.75～9.5 mm，2#碎石為9.5～13.2 mm，細(xì)集料采用0～4.75 mm的石屑，填料用礦粉，外加劑采用木質(zhì)纖維素。各種原材料依據(jù)JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》；JTG E42-2005《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》；JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行檢測(cè)，均符合國(guó)家規(guī)定。

在生產(chǎn)和施工中，瀝青混合料在拌和廠采用拌合機(jī)械拌制。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)的礦料級(jí)配與目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)曲線基本靠攏，生產(chǎn)配合比的最佳油石比與目標(biāo)配合比的最佳油石比的差值控制在±0.2%。瀝青混合料在生產(chǎn)和攤鋪過(guò)程中嚴(yán)格按照規(guī)范施工，路面擺值和表面構(gòu)造不受原材料和施工工藝不符的影響。

2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)路面構(gòu)造深度采用T0991-95鋪砂法測(cè)量，將已知體積的標(biāo)準(zhǔn)砂均勻攤鋪在測(cè)試路面選定的測(cè)點(diǎn)上，用試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)推平板將砂均攤成圓形，砂的體積與所攤鋪圓平均面積之比即為路面的構(gòu)造深度。采用PS-1型手動(dòng)路面構(gòu)造深度測(cè)定儀，料筒容積為25 ml，推平板直徑為50 mm，量筒體積為25±0.15 mm，攤鋪板下面貼一塊2～4 mm橡膠板，細(xì)砂粒徑0.15～0.3 mm。該方法由英國(guó)道路研究所設(shè)計(jì)，特點(diǎn)是操作方便，但不宜在潮濕天氣時(shí)測(cè)試[2-3]。

擺值測(cè)定采用擺式摩擦系數(shù)儀，測(cè)定儀為BM-Ⅲ型，擺動(dòng)的力矩為615 000 g·mm，其中擺重量為1 500±30 g，擺重心矩為410±5 mm，橡膠片對(duì)路面的正向靜壓力為2 263 g。按標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定每個(gè)選定點(diǎn)的路面擺值，擺值測(cè)定點(diǎn)與路面構(gòu)造深度測(cè)點(diǎn)距離不超過(guò)1 m，確保測(cè)出來(lái)的兩個(gè)參數(shù)是反映同一點(diǎn)位。

試驗(yàn)選擇在南平市區(qū)的7條不同時(shí)間段修建的瀝青路面上，對(duì)測(cè)試路段按隨機(jī)取樣選點(diǎn)，每隔100 m左右一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)按規(guī)范要求選在行車道的右側(cè)輪跡帶上，距路面邊緣不小于1 m。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 路面表面構(gòu)造深度測(cè)量數(shù)據(jù)

按以上的測(cè)量規(guī)范操作，得出南平市朱熹路等7條瀝青路面的構(gòu)造深度值，每條路選擇5個(gè)代表性測(cè)點(diǎn)，得出每條道路的構(gòu)造深度平均值。見(jiàn)表3。

3.2 路面擺值測(cè)量數(shù)據(jù)

按國(guó)家規(guī)范，每條道路選擇代表性的5個(gè)點(diǎn)位，測(cè)量每個(gè)點(diǎn)位的擺值，并按規(guī)范進(jìn)行溫度修訂，得出每條道路的修訂后的代表性擺值，見(jiàn)表4。

3.3 關(guān)聯(lián)性分析

3.3.1 交通量與擺值的關(guān)聯(lián)性

因市區(qū)各道路的行車總量與該道路的開(kāi)通時(shí)間的長(zhǎng)短成正比的關(guān)系，以通車時(shí)間的概念替代車流量與各路段的擺值進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其存在的關(guān)聯(lián)性并不清晰，如圖1所示，車流量的多少與道路的擺值是否存在著一定的關(guān)系還有待進(jìn)一步研究。有研究表明，在室內(nèi)進(jìn)行車轍試驗(yàn)累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載165萬(wàn)次以內(nèi)，瀝青混凝土表面層構(gòu)造深度衰減速度很快，主要原因是瀝青混凝土尚處于壓密階段，瀝青混凝土表面構(gòu)造深度的穩(wěn)定程度與路面空隙率的穩(wěn)定程度是一致的，165萬(wàn)次以上則衰減速度趨緩。瀝青路面在其服務(wù)年限15 a內(nèi)的大部分時(shí)間內(nèi)，擺值都不能處于優(yōu)良狀態(tài)。隨著道路使用時(shí)間的推移，擺值呈現(xiàn)出的衰減規(guī)律與表面構(gòu)造深度衰減規(guī)律是相似[6-7]。

3.3.2 交通量與構(gòu)造深度的關(guān)聯(lián)性

同樣將通車時(shí)間的長(zhǎng)短替代交通量的大小，將通車時(shí)間與該路段的構(gòu)造深度建立直角坐標(biāo)系，以時(shí)間T為X軸，以構(gòu)造深度MTD為Y軸，如圖2所示。

從圖2可以看出，通車時(shí)間的長(zhǎng)短與道路表面的構(gòu)造深度存在一定的關(guān)聯(lián)性，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，由于路面所受的軸載次數(shù)不斷增加，路面構(gòu)造深度會(huì)逐步變小，但趨勢(shì)慢慢變緩，直到平穩(wěn)[8-11]。表明SMA-13型瀝青面層初期由于空隙率較大，路面會(huì)出現(xiàn)較大的構(gòu)造深度，但隨著時(shí)間的推移空隙率逐步變小，構(gòu)造表面構(gòu)造深度也同期變小到某一固定值。

3.3.3 構(gòu)造深度與擺值的關(guān)聯(lián)性

將現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)換算后建立直角坐標(biāo)系，以構(gòu)造深度（MTD）為X軸，擺值（BPN）為Y軸，各道路的BPN-MTD關(guān)系如圖3所示。

用多項(xiàng)式回歸分析各展點(diǎn)趨勢(shì)，得出多項(xiàng)式公式為：y = -152.92x2 + 254.18x - 28.29，構(gòu)造深度X與擺值Y之間存在以上的函數(shù)關(guān)系。從函數(shù)關(guān)系圖上看，當(dāng)瀝青路面的構(gòu)造深度在0.85 mm左右時(shí)，路面摩擦系數(shù)最大，道路防滑的性能最佳。當(dāng)構(gòu)造深度由于行車過(guò)頻、路面失料等原因?qū)е鲁^(guò)0.85 mm以上時(shí)，其擺值卻逐步降低，這就意味著路面已經(jīng)產(chǎn)生了破壞，路面的抗滑性能在逐步變小。

4 結(jié)論

（1）數(shù)據(jù)分析表明：瀝青路面的擺值與道路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的長(zhǎng)短關(guān)聯(lián)性不大，在道路運(yùn)營(yíng)的初期，空隙率會(huì)隨著壓實(shí)度的增加而不斷衰減，當(dāng)空隙率降低到4%左右時(shí)趨于穩(wěn)定[12]，關(guān)系圖說(shuō)明擺值與道路運(yùn)營(yíng)時(shí)間并不存在明顯的關(guān)系。

（2）瀝青道路表面構(gòu)造深度由于建設(shè)初期的空隙率較大，通常在8%左右，隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間的推移，空隙率由于外部荷載的作用會(huì)逐步變小，表面構(gòu)造深度也同時(shí)降低。從分析圖上看，前期20個(gè)月左右，運(yùn)營(yíng)時(shí)間與構(gòu)造深度存在一定的關(guān)聯(lián)性，20-30個(gè)月后，構(gòu)造深度基本保持不變。

（3）瀝青道路表面構(gòu)造深度X與擺值Y存在著函數(shù)關(guān)系，為y = -152.92x2 + 254.18x - 28.29。當(dāng)瀝青路面表面構(gòu)造深度在0.85 mm左右時(shí)，路面摩擦系數(shù)最大，道路防滑的性能最佳。當(dāng)構(gòu)造深度超過(guò)0.85 mm以上時(shí)，擺值逐步降低，道路摩擦系數(shù)變小，道路抗滑性能亦逐步變小。

【參 考 文 獻(xiàn)】

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