范 倩 許新權 陳 記 張國民

(廣東華路交通科技有限公司1) 廣州 510420) (廣東交科檢測有限公司2) 廣州 510550)(廣東省南粵交通投資建設有限公司3) 廣州 510100)

0 引 言

抗滑性能是車輛安全、快速行駛的直接影響因素，受到國內外研究學者的廣泛關注.擺式摩擦系數是瀝青混合料抗滑性能的主要評價指標之一，該方法因測試簡單而得到廣泛應用[1-3].瀝青路面抗滑性能是路面和輪胎之間相互阻礙作用的結果，而輪胎與瀝青混凝土均屬于黏彈性材料[4-5]，受溫度的影響十分顯著.裸露于自然環(huán)境中的瀝青路面，其抗滑性能必然受到外界氣溫變化的影響，因此摩擦系數的測試值均需要進行溫度修正[6-8].

我國現行JTGE60—2008《公路路基路面現場測試規(guī)程》規(guī)定了瀝青路面擺式摩擦系數-溫度修正公式，其中溫度數據采用測點位置的潮濕路表溫度[9].Bazlamit等[10]提出了擺式摩擦系數隨溫度變化的線性擬合公式，其中瀝青混合料試件溫度采用恒溫水浴的方式進行控制，擬合溫度采用水浴溫度.Ahammed等[11]通過開展路面摩擦系數隨環(huán)境溫度、路表溫度變化趨勢研究，建立了擺式摩擦系數—溫度修正公式.上述溫度修正模型中，溫度修正值是對所有類型瀝青路面通用的標準，與實際情況存在一定偏差；另一方面，關于溫度采集的具體情況也不一致，而文獻[9]采用潮濕路表溫度作為瀝青路面擺式摩擦系數溫度修正的依據是否科學合理，尚需進一步驗證.

文中主要針對目前廣東省普遍采用的GAC-16、SMA-13及橋面鋪裝層EA-5瀝青混合料，開展溫度對不同類型瀝青混合料摩擦系數影響的試驗研究.

1 試驗方法

1.1 試驗準備

粗集料采用廣東某石場的輝綠巖，細集料采用石灰?guī)r機制砂，礦粉為石灰?guī)r礦粉，瀝青采用70#SBS改性瀝青和環(huán)氧瀝青，原材料的各項技術指標均符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》的要求[12].

設計GAC-16、SMA-13、EA-5三種不同類型的瀝青混合料車轍板試件，試件尺寸：300 mm×300 mm×50 mm，瀝青混合料級配及油石比見表1～2.

表1 瀝青混合料級配

表2 瀝青混合料油石比

1.2 試驗方案

1) 為保證測試位置固定、測試結果準確，將車轍板試件整齊排列在實驗室外的水泥路面上，試件的四周采用水泥混凝土固定，并用記號筆標記擺式摩擦系數測試儀的具體擺放位置.

2) 測試前，采用軟毛刷將車轍板試件表面清掃干凈，保證表面無雜質、無水漬.

3) 將擺式摩擦系數測試儀置于已標記記號的位置，按照文獻[9]中規(guī)定的方法，對儀器依次進行調平、調零處理，并校核滑動長度.將擺固定于右側懸臂上，保證其處于水平位置狀態(tài)，并把指針撥至右端與擺桿平行.

4) 采用溫度槍測試并記錄灑水前表面溫度(t1)，隨后用噴水壺噴灑測點，使試件表面測點位置處于潮濕狀態(tài)，進行擺式摩擦系數的測試，但第一次測試數據并不記錄.隨后，連續(xù)五次進行擺式摩擦系數的測試并記錄，若測得的五個值中最大值與最小值的差值≤3，則取后其均值作為最終測試結果；若差值>3，則需查找原因并重新測試.

5) 擺式摩擦系數測試完成后，采用溫度槍測試并記錄灑水后表面溫度(t2)、滑塊溫度(t3)、空氣溫度(t4).

6) 基于實測溫度、擺式摩擦系數數據，探討不同測試狀態(tài)、位置溫度對空氣溫度變化的敏感性，分析瀝青混合料摩擦系數隨溫度的變化規(guī)律，對比不同狀態(tài)溫度與瀝青混合料摩擦系數的相關性.

2 試驗結果分析

2.1 溫度變化敏感性分析

為了分析不同空氣溫度(t4)下灑水前表面溫度(t1)、灑水后表面溫度(t2)、滑塊溫度(t3)的變化規(guī)律，分別開展了t1，t2，t3與t4的相關性分析.

以不同時刻空氣溫度(t4)為橫坐標，以對應時刻測得的GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料試件的灑水前表面溫度(t1)、灑水后表面溫度(t2)、滑塊溫度(t3)為縱坐標，繪制相關關系圖，并進行線性擬合，結果見圖1和表3.

圖1 不同測試狀態(tài)、位置溫度與空氣溫度的線性擬合結果

表3 不同測試狀態(tài)、位置溫度與空氣溫度的線性擬合相關參數

由圖1和表3可知：

1) 空氣溫度與灑水前表面溫度、灑水后表面溫度、滑塊溫度間呈較好的線性正相關關系，相關系數均可達0.7以上.

2) GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料表面溫度受空氣溫度變化的影響基本相同.空氣溫度每升高1 ℃，瀝青混合料的灑水前表面溫度相應升高0.97～1.03 ℃；灑水后表面溫度相應升高0.83～0.86 ℃；滑塊溫度相應升高0.67～0.70 ℃.

3) 灑水前表面溫度、灑水后表面溫度、滑塊溫度對空氣溫度變化的敏感性各異，敏感性排序：灑水前表面溫度>灑水后表面溫度>滑塊溫度.

2.2 溫度對瀝青混合料摩擦系數的影響分析

對不同溫度下測得的瀝青混合料擺式摩擦系數值進行歸類，每單位溫度范圍內的擺式摩擦系數值歸為一類，并剔除少量差異過大的點.將歸為同一類的溫度均值和擺式摩擦系數均值作為分析對象，再分別建立GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料擺式摩擦系數與灑水前表面溫度(t1)、灑水后表面溫度(t2)、滑塊溫度(t3)、空氣溫度(t4)的散點圖，并進行線性擬合.線性擬合結果見圖2和表4.

圖2 擺式摩擦系數與溫度的線性擬合結果

表4 擺式摩擦系數與溫度的線性擬合相關參數

由圖2和表4可知：

1) 隨著溫度的升高，瀝青混合料的擺式摩擦系數呈線性下降的趨勢，說明擺式摩擦系數測試值與溫度呈線性負相關關系.可見，我國規(guī)范采用潮濕路表溫度進行瀝青路面擺式摩擦系數溫度修正的做法值得商榷.因此，建議優(yōu)先選用灑水前試件表面測點進行瀝青混合料擺式摩擦系數溫度修正，條件不允許的情況下可以選用灑水后試件表面測點、空氣溫度進行溫度修正，不宜采用滑塊溫度進行溫度修正.

2) 瀝青混合料的擺式摩擦系數與溫度的線性擬合公式可表示為BPN=b-a×t的形式，其中a表示瀝青混合料溫度敏感性的大小，即測試溫度每升高1 ℃、擺式摩擦系數測試值降低a值；b表示測試溫度為0 ℃時的擺式摩擦系數測試值.

3) 灑水試件表面測點溫度每升高1 ℃，GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料的擺式摩擦系數測試值分別降低0.327 BPN、0.398 BPN、0.436 BPN；灑水后表面溫度每升高1 ℃，GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料的擺式摩擦系數測試值分別降低0.480 BPN、0.489 BPN、0.659 BPN；空氣溫度每升高1 ℃，GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料的擺式摩擦系數測試值分別降低0.309 BPN、0.447 BPN、0.520 BPN.

4) 不同類型瀝青混合料的摩擦系數對溫度變化的敏感性各異，敏感性排序：EA-5>SMA-13>GAC-16，因此不同類型瀝青混合料宜采用不同的溫度修正公式，本文建立了GAC-16、SMA-13、EA-5瀝青混合料擺式摩擦系數的溫度修正公式，具體修正公式見表4.

5) 常溫環(huán)境條件下，EA-5瀝青混合料擺式摩擦系數值最大，GAC-16、SMA-13次之.可能主要是由于EA-5瀝青混合料的級配偏細，擺式摩擦系數測試過程中與滑塊接觸面積較大.

3 結 論

1) 空氣溫度與灑水前表面溫度、灑水后表面溫度、滑塊溫度間呈線性正相關關系，不同類型瀝青混合料表面溫度受空氣溫度變化的影響基本相同，但灑水前表面溫度、灑水后表面溫度、滑塊溫度對空氣溫度變化的敏感性各異.空氣溫度每升高1 ℃，瀝青混合料的灑水前表面溫度相應升高0.97～1.03 ℃；灑水后表面溫度相應升高0.83～0.86 ℃；滑塊溫度相應升高0.67～0.70 ℃.

2) 瀝青混合料的擺式摩擦系數測試值與溫度呈線性負相關關系，線性擬合公式為：BPN=b-a×t.瀝青混合料擺式摩擦系數與灑水前表面溫度的相關性最好，灑水前表面溫度每升高1 ℃，EA-5、SMA-13、GAC-16的擺式摩擦系數測試值分別降低0.436 BPN、0.398 BPN、0.327 BPN.

3) 建議優(yōu)先選用灑水前表面溫度進行瀝青混合料擺式摩擦系數溫度修正，條件不允許的情況下可以選用灑水后表面溫度、空氣溫度進行溫度修正，不宜采用滑塊溫度進行溫度修正.