摘要 為延長優(yōu)異抗滑路面的使用壽命，該文研究了瀝青路面抗滑性能的關(guān)鍵因素和機理。研究表明：瀝青路面的抗滑機理涉及其表面構(gòu)造及輪胎與路面的相互作用，包括微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造等；瀝青路面抗滑性能受材料性質(zhì)、施工技術(shù)、輪胎特性和環(huán)境條件等多種因素影響。本研究提出了提升瀝青路面抗滑性的研究方向，包括改性瀝青的使用、高性能集料的開發(fā)以及紋理深度控制技術(shù)的改進，為設(shè)計更加安全、經(jīng)濟、耐用的抗滑路面提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 抗滑性能；瀝青路面；影響因素；道路工程

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0070-03

0 引言

瀝青路面的抗滑性能損失是道路中最常見的病害，在長大下坡路段尤為明顯。通過交通事故的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，81%的事故與路面使用性能有關(guān)[1]，陰雨天氣時，路面上會產(chǎn)生一定厚度的水膜，與干燥路面相比，橫向力系數(shù)降低46%，發(fā)生交通事故的概率是干燥道路的5倍[2]，路面抗滑性能的降低，對駕駛安全和道路服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生了嚴重影響[3]。

1 瀝青路面抗滑的產(chǎn)生機理

汽車的行駛性能，包括起步、剎車和轉(zhuǎn)向，受道路與輪胎間摩擦的影響。車輛行駛中，輪胎與路面碰撞形成碰撞系統(tǒng)，涵蓋輪胎、路面、二者間的污染物及外界環(huán)境[4-5]。輪胎影響因素包括其結(jié)構(gòu)特性、尺寸、型號及橡膠材料，路面影響因素則涉及混合料、集料性能及結(jié)構(gòu)等，而輪胎與路面間的污染包括雨水、雪、灰塵、廢氣、廢油及紫外線等。

1.1 瀝青路面表面構(gòu)造

路面表層的基礎(chǔ)構(gòu)造可看作是一系列具有不同的長、寬組合，其中兩組反復(fù)計算得到的路面表層的橫向間距稱為波長[6]。

1987年，國際道路協(xié)會根據(jù)波長范圍和波幅范圍將瀝青路面表面紋理分為微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造[7]，目前研究認為，瀝青路面抗滑性能主要取決于微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造[8-9]。

微觀構(gòu)造影響輪胎與路面的摩擦力和抗滑性，紋理密度和高度越大，抗滑性能越強[10]。宏觀構(gòu)造涉及較大范圍的路面紋理，影響因素包括集料的粒度和級配，對抗滑性和安全性有積極作用[11-13]。大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造影響排水和抗滑性，如車轍和坑槽會降低舒適度和路面性能，四種紋理的波幅、波長以及影響因素等分類詳情，如表1所示。

1.2 瀝青路面與輪胎之間的作用

汽車輪胎是由高彈性模量的橡膠材料制成，具有良好的變形特性。在路面行駛時，汽車輪胎會受到路面硬度、車輛垂直荷載、接觸面積、車速、外部環(huán)境溫度和濕度等因素的影響，這些因素會改變輪胎與路面間的摩擦力，分析汽車輪胎與瀝青路面之間的摩擦磨損機理，可以歸納出以下幾點：

（1）輪胎與路面間分子引力作用：輪胎與路面接觸時產(chǎn)生的分子作用力反映了胎-路摩擦的微觀情況。分子作用力的大小不僅取決于輪胎和路面材料的性能差異，還與實際接觸面積及路面狀態(tài)密切相關(guān)。

（2）輪胎與路面間的黏著作用：汽車運行時，輪胎與地面形成緊密貼合，產(chǎn)生黏著力。摩擦試驗顯示，輪胎表面可吸附細集料，而路面的微小橡膠顆粒也能附著在輪胎上，表明存在一定的黏附力[14]，這是橡膠與瀝青之間不斷結(jié)合與斷裂的動態(tài)過程。

（3）輪胎橡膠的彈性變形：行駛中，輪胎橡膠會經(jīng)歷彈性變形，并產(chǎn)生回復(fù)力，這是摩擦力的一個延遲因素。由于回復(fù)力小于變形力，彈力滯后，不同花紋的輪胎在縱向和橫向上的摩擦力能力也存在差異，說明橡膠彈性變形對摩擦力有影響。

（4）路表微小凸體的切削作用：在荷載作用下，路面微小凸起會對輪胎產(chǎn)生高壓，并可能微切削輪胎表面，這是摩擦力的一種表現(xiàn)。摩擦力受到輪胎和路面材料特性、路面粗糙度和凸起鋒利度的影響，實際接觸面積雖小，但對摩擦力具有決定性作用。

由此可見，在路面與輪胎的界面處形成摩擦力的過程是復(fù)雜的，是由多種力聯(lián)合作用形成的，由上述四種力的矢量和組成了摩擦力。

2 路面抗滑性能的影響因素

路面的抗滑性能主要是由于輪胎與路面的作用形成的，其受力狀況比較復(fù)雜。內(nèi)在因素對瀝青路面抗滑性能的影響主要涉及：瀝青、集料、瀝青混合料、施工技術(shù)和運營管理等。外部因素主要是輪胎因素、車輛載荷和運行時間、溫度和季節(jié)變化等。

2.1 路面材料

瀝青的抗滑性能受多方面因素影響，包括其特性、用量、老化程度以及受荷載作用下的流變特性變化，具體如下：

（1）瀝青及其用量：過多瀝青會導(dǎo)致泛油，而用量不足導(dǎo)致集料無法完全覆蓋，降低黏著力，增加脫落風險。高蠟量瀝青易泛油、易開裂，添加橡膠顆?？商嵘访骛椥?，改善抗滑性。

（2）集料：集料是瀝青混合料中最大成分，對綜合力學特性影響顯著，粗集料的力學指標、礦物成分等是關(guān)鍵因素，通過磨光值和磨耗值體現(xiàn)，抗壓碎能力則通過壓碎值衡量，不同集料的礦物質(zhì)含量和組成直接影響其力學性能。

2.2 輪胎因素

（1）輪胎結(jié)構(gòu)類型的影響：包括斜交線輪胎、子午線輪胎和帶束斜交輪胎，斜交線輪胎在滾動時與路面摩擦形成撓曲力和彈性變形；子午線輪胎具有較強的抗變形能力，產(chǎn)生較小的彈性變形，從而降低滑動摩擦力；帶束斜交輪胎介于兩者之間，但子午線輪胎的實際摩擦力遠高于斜交線輪胎[15-16]。

（2）輪胎表面花紋的影響：包括橫向花紋、縱向花紋、混合花紋和塊花紋，花紋越密集，輪胎與路面接觸面積越大，從而增加黏著力[17]。輪胎表面花紋的深淺也會影響輪胎與路面間的摩擦力，輪胎花紋分類，如表2所示。

（3）輪胎充氣壓力的影響：在堅硬的道路上，由于橡膠的彈性遲滯特性，使其產(chǎn)生更大的彈性變形。相反地，如果降低輪胎的空氣壓力，那么輪胎與地面的有效接觸區(qū)就會增加，輪胎與道路的摩擦力增加。

2.3 施工工藝及運營養(yǎng)護管理

施工過程（如攪拌、攤鋪和碾壓）直接影響瀝青路面質(zhì)量、排水性能和平整度，進而影響車輛行駛。較高的施工質(zhì)量能延緩路用性能的衰減，不良的養(yǎng)護管理會加速瀝青路面抗滑性能的衰減，應(yīng)及時采取養(yǎng)護措施可減少路面病害，保障行車安全。

2.4 交通荷載的影響

交通荷載，特別是車輛荷載，對瀝青路面抗滑性的影響顯著，主要通過車輛與路面的互動來體現(xiàn)，如磨光和磨損效應(yīng)。車輛荷載增加會惡化路面質(zhì)地，降低輪胎與路面間的摩擦，導(dǎo)致抗滑性變差和路面病害增加。新建瀝青路面抗滑性最佳，但隨著時間推移，表面瀝青磨損后，粗糙集料暫時增加抗滑效果，隨后性能下降，因此瀝青路面抗滑性在初始階段先有所下降，然后微幅增加，最終穩(wěn)定下降。

2.5 水和污染物的影響

水在路面抗滑性能中扮演著重要角色，一般情況下，輪胎與路面之間的摩擦系數(shù)隨溫度上升而減小，但結(jié)冰路面在0℃時的摩擦系數(shù)最高[18]。水分子與路表接觸形成水膜，使得輪胎與路面接觸減少，產(chǎn)生水漂現(xiàn)象。降雨時，水會沖刷附著在路面上的污染物，降低路表溫度。

路面抗滑性能在建成時就受到污染物的影響，附著在路表的污染物導(dǎo)致微觀構(gòu)造降低，影響輪胎與路面間摩擦力。在陰雨天氣下，水溶性污染物的潤滑作用導(dǎo)致路表摩擦系數(shù)急劇下降，同時堵塞路面宏觀構(gòu)造，使路面排水能力下降，影響車輛行駛安全性。

3 發(fā)展趨勢

隨著材料科學、施工技術(shù)和信息技術(shù)等的不斷進步，提升瀝青道路抗滑性能的策略和方法將更加多樣化和科學，未來可在如下方面進行研究。

（1）改性瀝青：添加各種改性劑如橡膠顆粒、聚合物等來提高瀝青的黏彈性，改善其抗滑性能，改性瀝青不僅能提高路面的耐久性，還能在不同溫度下保持良好的抗滑性。

（2）高性能集料：選擇具有良好抗磨損性和高抗壓強度的集料，能有效提升路面的抗滑性，同時，通過優(yōu)化集料的粒度分布和形狀，增加路面的微觀紋理，有助于增強摩擦系數(shù)。

（3）紋理深度控制：通過改進攤鋪和碾壓技術(shù)，控制瀝青路面的宏觀和微觀紋理，以達到提高抗滑性的目的。

4 結(jié)論

瀝青路面是道路中最常見的類型，其抗滑性能的優(yōu)劣決定了車輛行駛的安全性，該文詳細研究了其瀝青路面的抗滑機理、影響瀝青路面抗滑性能的主要因素，得出如下結(jié)論：

（1）瀝青路面抗滑機理主要由路面表層構(gòu)造和輪胎與路面之間的相互作用構(gòu)成，路面表層構(gòu)造包括微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造和不平整度構(gòu)造，其中微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造對路表構(gòu)造影響最為重要。輪胎與路面之間的相互作用包括分子引力作用、黏著作用、輪胎橡膠彈性變形作用和切削作用。

（2）影響瀝青路面抗滑性能的因素主要分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素包括瀝青及其用量、集料級配、瀝青混合料類型；外在因素包括施工工藝及后期運營管理、輪胎結(jié)構(gòu)類型、輪胎花紋類型、車輛荷載、水和污染物。

（3）未來的研究可著重于改性瀝青、高性能集料、紋理深度控制等方面，以提升路面抗滑性能。

參考文獻

[1]孟云偉，張熙衍，青光焱，等.基于Logistic回歸的高速公路交通事故后果的影響因素分析[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版），2022（1）：12-16.

[2]Wang D， Chen X， Oeser M， et al. Study of micro-texture and skid resistance change of granite slabs during the polishing with the Aachen Polishing Machine[J]. Wear， 2014（1）：1-11.

[3]林忠玲，王榮華，馬森，等.交通災(zāi)害雨天氣交通安全風險管理研究綜述[J].公路，2022（1）：272-279.

[4]黃元，陶曉麗.瀝青路面抗滑機理與影響因素分析[J].西部交通科技，2022（8）：22-24.

[5]余苗，童鈰堯，孔令云，等.輪胎-瀝青路面摩擦測試及抗滑模型研究綜述[J].公路交通科技，2020（10）：12-24.

[6]任萬艷.瀝青路面表面紋理磨耗特性及其對噪聲的影響研究[D].西安：長安大學，2019.

[7]甫爾海提·艾尼瓦爾，陳思宇，郝小堂，等.基于路表紋理的瀝青路面抗滑性能研究[J].公路交通科技，2023（S1）：127-133.

[8]《中國公路學報》編輯部.中國路面工程學術(shù)研究綜述·2024[J].中國公路學報，2024（3）：1-81.

[9]唐賽.耐久型改性瀝青路面材料的性能與微觀表征研究[J].四川水泥，2024（5）：83-85.

[10]Wang K， Li Y， Zhu Y， et al. Research on characteristics of macrotexture for colored anti-skid coating on pavement based on fractal theory[J]. Transportation research record， 2022， 2676（6）： 129-140.

[11]陽恩慧，陳強，李杰，等.瀝青路面表面紋理重構(gòu)與構(gòu)造深度預(yù)測模型[J].中國公路學報，2023，36（6）：14-23.

[12]Ji J， Jiang T， Ren W， et al. Precise characterization of macro-texture and its correlation with anti-skidding performance of pavement[J]. Journal of Testing and Evaluation， 2022（4）： 1934-1946.

[13]Qian G， Wang Z， Yu H， et al. Research on surface texture and skid resistance of asphalt pavement considering abrasion effect[J]. Case Studies in Construction Materials， 2024， 20： e02949.

[14]許志楊，沈菊男，宋旭艷，等.廢輪胎橡膠粉對復(fù)合改性瀝青老化的多尺度性能影響[J].廣西大學學報（自然科學版），2022（2）：357-365.

[15]行祺程，仇星文，尹海山.輪胎用橡膠材料摩擦性能研究進展[J].彈性體，2022（6）：80-85.

[16]李二娜.瀝青路面抗滑性能檢測技術(shù)分析[J].建材世界，2022（4）：66-69.

[17]董玉德，徐丹丹，呂倫.輪胎花紋設(shè)計及其對相關(guān)性能影響研究現(xiàn)狀[J].輪胎工業(yè)，2020（5）：259-267.

[18]宋宇航.瀝青路面雨天抗滑性能試驗研究[D].北京：北京建筑大學，2023.