廣東省交通運輸建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心 / 許木照

引言

隨著城市居民收入水平的提升，我國私家車占有量在近幾年迎來了飛速增長態(tài)勢，帶來民生質(zhì)量改善的同時，也給我國交通體系建設(shè)造成了一定壓力。就高速公路瀝青路面來看，不僅要路面整潔、光滑、無裂痕，還必須具備相當?shù)姆阑阅芎涂蛊谛阅埽拍軡M足大流量、高頻次的路表載荷沖擊，保障出行者的生命財產(chǎn)安全。

一、高速公路瀝青路面抗滑性能概述

車輛行駛過程中輪胎和路面之間會產(chǎn)生一定的摩擦阻力，抗滑性能就是用于描述這一阻力大小的參數(shù)，在既定速度和路面濕度條件下，可以間接反映車輛緊急制動后所滑出的距離，對于路面安全情況有重要的衡量評價作用。從項目管理角度看，抗滑性能還能客觀反映路面耐用情況，權(quán)威試驗表明，當該數(shù)值低于安全水準時，路面服務(wù)功能將迎來滑坡式下降。摩擦力系數(shù)能夠較為直觀地反映路面抗滑性能，但需要注意的是，該數(shù)值大小不僅取決于道路情況，還與車輛和天氣狀況有關(guān)。車輛輪胎花紋及尺寸都會對摩擦系數(shù)產(chǎn)生影響，實際操作時可以通過增大直徑、縮小寬度來提升摩擦系數(shù)，同時車輛剎車情況與行車速度也會影響摩擦力系數(shù)。從季節(jié)天氣角度來看，降雨過多時，會使路面出現(xiàn)水膜結(jié)構(gòu)，水膜達到一定厚度后會使路面抗滑作用減弱，增加行車安全風險，因此抗滑防護時要注意從多角度配合考量。就道路本身來講，路面抗滑性能首先會受到道路設(shè)計參數(shù)的影響，包含平、豎曲線設(shè)置、橫坡度設(shè)置等；其次還會受到微觀構(gòu)造的制約，當公路集料表面構(gòu)造波長在0.5mm以下，波幅在0.2mm以下時，抗滑性能可以得到顯著提升；最后是宏觀構(gòu)造的影響，這一概念主要描述各種集料摻和后形成的粗紋理狀態(tài)，當該構(gòu)造波長維持在0.5至50mm之間，波幅維持在0.1至20mm區(qū)間內(nèi)時，路面排水性能會得到提升，抗滑性能隨之增加。

二、高速公路瀝青路面抗滑性能檢測方法

（一）橫向力系數(shù)測試法

橫向力系數(shù)測試法是以摩擦力系數(shù)原理為基礎(chǔ)的測試方法，由于高速公路路拱等構(gòu)造的制約，正常行駛的車輛制動時前后車輪受到的制動力并不相同，很容易使車輛受到橫向力沖擊，出現(xiàn)橫向傾斜的現(xiàn)象，這也是側(cè)向溜滑事故在我國頻發(fā)的原因之一。因此，為了生動模擬高速行駛狀態(tài)下路面抗滑性能對車輛的影響，國際道路會議組長采用SCRIM進行抗滑測試。該車輛上裝備有測定輪，運轉(zhuǎn)時與正常行駛方向呈20度夾角，當車輛以50km/h的速度前進時，就會產(chǎn)生一個垂直橫向力，將之與輪荷載作比，即可得到橫向力系數(shù)SFC。同時，該車輛中還配置有水箱和噴灑裝置，可以對輪前方向30cm寬的距離內(nèi)進行灑水作業(yè)，從而實現(xiàn)水膜厚度的控制，不僅可以最大限度降低測試對交通造成的不利影響，還可以模擬不同降雨環(huán)境中的抗滑情況。橫向力系數(shù)測試法靈活性較高，可以在任意路段布置測點，使用時注意測定輪的設(shè)置要盡量保持在車道中心線0.6至1.4m以內(nèi)的區(qū)域，車輛應(yīng)按照標準速度行駛，對測量過程要進行動態(tài)監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)里程樁號、分析數(shù)據(jù)等出現(xiàn)異常，要及時進行暫停和修正。注意對隧道、橋梁、特殊路面等進行數(shù)據(jù)區(qū)分，做好整合和記錄，為后續(xù)分析使用奠定基礎(chǔ)。

（二）間接測試法

間接測試法是通過測定路面構(gòu)造深度與摩擦系數(shù)來評估抗滑性能的一類測試技術(shù)，常見的主要有鋪砂法和激光構(gòu)造儀測試法。前者最早來源于英國道路研究所，原理比較簡單，操作起來方便快捷，首先需要準備一定體積的標準砂，將之均勻攤鋪在待測路段上，再應(yīng)用帶有橡膠片的推平板進行推平作業(yè)，操作完成后會形成大面積的攤鋪圓，將砂的體積與該圓面積作比，就可以得到路面構(gòu)造深度數(shù)值。但實際應(yīng)用時受人為操作影響較大，重現(xiàn)性也得不到保障，遇到潮濕天氣還會延誤檢測進度，因此在我國并沒有得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。不過，近年來有國家用玻璃球代替砂實施鋪設(shè)操作，可以在一定程度上規(guī)避上述弊端，提升重現(xiàn)性和準確度。激光構(gòu)造儀測試法則利用了激光穿透性好、能量密度大的特點，借助專業(yè)儀器對瀝青路面進行掃描，并得到路面宏觀構(gòu)造影響，以此為依據(jù)評價瀝青路面抗滑性能。當前英國TRRL研制的小型激光設(shè)備應(yīng)用較多，測定速度極快，結(jié)果滿足重現(xiàn)需求，適用于多種環(huán)境條件下的測試場景，得到了我國交通運輸部工程規(guī)范的肯定。

（三）能量損失法

能量損失法又叫擺式儀法，是建立在能量損失定律上的一種測試方式，儀器擺錘下端裝設(shè)有橡膠片，擺錘從高處落下時，勢能會轉(zhuǎn)化為機械能，并在過程中克服摩擦力做功，此時根據(jù)擺錘位置損失與做功大小就可以推算出摩擦系數(shù)，并得到路面抗滑值Fb。該數(shù)值的大小與集料磨光值PSV息息相關(guān)，同時也與橡膠和瀝青路面之間的接觸面積有關(guān)，在集料相同的情況下，構(gòu)造深度較大路面測得的擺值反而會偏小，在操作時要做好誤差分析。擺式儀操作簡單，測試成本較為低廉，但測試過程對路面溫度要求較高，只有在20攝氏度以上的環(huán)境才能保障測定結(jié)果的準確性，當周圍溫度無法達到設(shè)定標準時，還必須進行數(shù)值修正，因此對測定人員專業(yè)性要求較高。同時，由于覆蓋范圍較小，使用擺式儀時一般會采用分段點測的方案，工作效率較受制約，因此在通車路面上適用性并不高，多見于瀝青路面的竣工驗收環(huán)節(jié)。

（四）制動距離法

制動距離法是一種模擬現(xiàn)實行車環(huán)境的測試方式，應(yīng)用是需要先精準測量汽車質(zhì)量，然后駕駛試驗車輛在濕潤路面上進行制動操作，并將多次試驗中的制動距離進行整合、分析和計算，最終得出瀝青路面摩擦系數(shù)。制動距離法在高速條件下精準度較高，但由于真實環(huán)境下很難保證車輛完全制動，高速環(huán)境危險系數(shù)也較高，因此并不適用于大多數(shù)瀝青路面的抗滑性能檢測，沒有得到大面積的應(yīng)用和推廣。

三、高速公路瀝青路面抗滑標準分析

抗滑標準是檢測評價的重要指標依據(jù)，國外針對路面抗滑性能的標準制定最早可以追溯至20世紀初，我國相關(guān)研究起步則相對較晚，但也在逐步探索中取得了不少規(guī)范成果?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 032—94）中，重點關(guān)注了磨光值參數(shù)，要求該項數(shù)值必須大于42BPN。磨光值概念來源于英國TRRL，主要用于描述集料表面構(gòu)造在車輪持續(xù)磨損下發(fā)生磨光的程度，試驗采用了45mm寬的圓弧模具，將粗集料粘附在表面后形成單個試件，2個試件為標準集料制作，其余12個試件則為不同規(guī)格的對照組，將所有試件拼裝在直徑為400mm的鋼輪上后，正式開始試驗。試驗過程主要是采用勻速持續(xù)轉(zhuǎn)動，以及外壓力施加的方式，使集料發(fā)生磨光，再借助擺式測儀進行擺值測定，最終用普通試件與標準試件之間擺值比例的52倍作為磨光值參數(shù)，簡寫為PSV，可以用于衡量石料抵抗磨光作用的標準。由于影響瀝青路面摩擦力系數(shù)的因素較多，我國在2004年還對前述技術(shù)標準進行了修訂，對不同雨量氣候區(qū)進行了詳細的磨光值規(guī)范，其中年降雨量大于1000mm的地區(qū)磨光值標準最高，為42BPN以上，干旱區(qū)則相對較低，大于等于36BPN即可。除磨光值外，構(gòu)造深度、橫向力系數(shù)等也是衡量瀝青公路抗滑性能的重要指標，國家在《公路柔性路面設(shè)計規(guī)范》（JTJ 014—86）中對高速公路構(gòu)造深度的標準規(guī)定為0.6至0.8mm，環(huán)境不良路段甚至達到了1.0至1.2mm。之后的設(shè)計規(guī)范文件又進一步對各項數(shù)值進行規(guī)范，現(xiàn)行竣工驗收標準中，對橫向力系數(shù)的最低值設(shè)定為54，擺值最小值設(shè)定為45BPN，構(gòu)造深度則最終采用0.55mm的標準，為路面抗滑性能的提升制造了良好的政策環(huán)境。

四、提高瀝青路面抗滑性能的措施途徑

在交通壓力倍增的新常態(tài)環(huán)境下，我國干線公路每天都承受著巨大的載荷沖擊和磨損，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，有近一半的干線路面已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的抗滑性能下降，擺值甚至可以降低至40BPN，還有70%左右的路面構(gòu)造深度低于0.3，與竣工驗收標準之間出現(xiàn)了較大偏差，行駛環(huán)境安全系數(shù)較低。因此，想要提升交通運輸體系完善程度，優(yōu)化交通環(huán)境質(zhì)量，就必須探索和應(yīng)用適宜的抗滑技術(shù)，并盡量延長抗滑設(shè)計的使用壽命，基于此，本文提出了以下幾點對策建議：

（一）采用抗滑材料

瀝青路面抗滑性能與集料構(gòu)造息息相關(guān)，施工時應(yīng)當盡量選用微觀粗糙的石料，方便其穿透水膜與輪胎接觸，增大潮濕天氣下輪胎與路面之間的摩阻力，減少溜滑事故的發(fā)生。同時，瀝青路面在使用中還會受到持續(xù)的載荷作用和車輛磨損，因此還應(yīng)綜合考慮骨料的耐磨度、粗糙度等數(shù)值，安山巖、花崗巖都是不錯的選擇。瀝青材料的選擇則要結(jié)合性能參數(shù)以及運行環(huán)境來完成，寒冷地區(qū)多采用AH120、AH90，溫度較高的區(qū)域則多采用AH50、AH70等。

（二）加強施工過程控制

除原材料外，瀝青路面抗滑性能受施工技術(shù)的影響也是非常大的，施工中應(yīng)當嚴格控制路面平整度，做好壓實和現(xiàn)場檢測工作，提升行駛舒適度的同時，也能保證摩擦系數(shù)始終維持在穩(wěn)定狀態(tài)，減少交通事故的發(fā)生機率。其次，由于性質(zhì)制約，瀝青在遇到堿性石料時會呈現(xiàn)出較好的黏性，但酸性材料在抗滑性能上卻有著更為出色的表現(xiàn)，施工時可以通過添加活性劑進行調(diào)和。瀝青路面施工完成后要做好養(yǎng)護管理工作，初次投產(chǎn)前應(yīng)當留出充足的養(yǎng)護時間，投產(chǎn)后也應(yīng)當及時清理雜物，修補裂紋，可以采用乳化瀝青稀漿層的方式進行處理，保障路面完整性。

五、結(jié)語

綜上所述，高速公路瀝青路面抗滑性能會受到氣候、車輛以及道路本身質(zhì)量等因素的影響，建設(shè)施工單位應(yīng)當加強質(zhì)量管控，根據(jù)不同運行條件對橫向力系數(shù)測試法、能量損失法、制動距離法等進行合理選用，將磨光值、構(gòu)造深度等參數(shù)控制在合理誤差范圍內(nèi)，并采用抗滑性能較高的石料，科學設(shè)置混合料配比，全面提升高速公路抗滑性能，保障居民出行安全。