關鍵詞：瀝青路面 | 抗滑性能 | 衰減規(guī)律
路面抗滑性能是評價路面安全性的重要因素，良好的路面抗滑性能為路面安全行車提供保障[1]。在長期車輛荷載作用下瀝青路面抗滑性能發(fā)生較快衰減，不能滿足道路行車安全性的需求，因此針對瀝青路面抗滑性能衰減規(guī)律開展研究對提升道路行車安全具有重要意義。近年來，國內外學者對路面抗滑性能衰減規(guī)律進行了大量研究。申愛琴等[2]、謝群等[3]利用室內加速加載、磨光機等設備模擬車輛荷載，并利用鋪砂法、擺式儀法測試不同車輛作用下的試件表面抗滑性能，研究了不同磨耗情況下路面抗滑性能變化情況，得出了路面抗滑性能在不同時期衰減速率不同的結論。許新權等[4]、鄭天罡等[5]、殷建軍等[6]、高偉等[7]對實際道路進行了監(jiān)測，利用傳統(tǒng)抗滑性能測試方法測得不同路面類型、交通量和施工質量等影響因素均對路面抗滑性能衰減有較大影響的結論。
目前針對路面抗滑性能監(jiān)測主要采用室內模擬和室外長期監(jiān)測的方法，但室內模擬主要采用自主改裝或研發(fā)的車轍儀、磨光機等設備模擬車輛荷載，其模擬的行駛軌跡多為圓周或直線作用，不能完全模擬路面所受車輛的揉搓作用。因此筆者選取北京市懷柔區(qū)城市主干路楊雁路路面瀝青混合料配合比設計指標和交通量參數(shù)等調查資料，在試驗室內成型與實際道路面層指標相同的瀝青混合料試件，按實際交通量參數(shù)進行道路交通作用模擬試驗并進行路面抗滑性能檢測，研究瀝青路面抗滑性能隨服役時間的變化規(guī)律，為類似工程提供參考。
試驗材料
原材料性能
楊雁路面層采用70號基質瀝青和石灰?guī)r集料[8]，為保證室內、外混合料性能指標一致，選擇與楊雁路相同的瀝青和集料制作室內試件。按照JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》[9]和JTGE20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》[10]對原材料進行性能測試，結果見表1。瀝青混合料設計中采用的粗、細集料均為石灰?guī)r，按照JTGE42-2005《公路工程集料試驗規(guī)程》[11]對石灰?guī)r集料進行原材料性能測試，結果見表2、3。
從表1~3可以看出，所有原材料技術性能均符合規(guī)范要求。
配合比設計
采用篩分級配進行AC-13瀝青混合料配合比設計，保證室內成型試件與實際道路面層混合料通過率一致。依據(jù)馬歇爾試驗確定zui佳油石比為4.8%時的瀝青混合料配合比設計，馬歇爾試驗結果見表4，瀝青混合料配合比設計檢驗結果見表5。
從表4、5可以看出，該瀝青混合料配合比設計滿足規(guī)范要求。
試驗方法
為滿足MMLS3儀器使用需要，按設計配合比成型6個試件，完成養(yǎng)護后將其切割成為符合儀器尺寸要求的試件，試件成型示意見圖1。
根據(jù)楊雁路服役初期的交通量數(shù)據(jù)，按式(1)[10]計算出其服役第1年雙向年平均日交通當量軸次為12317次，按式(2)[12]計算其設計年限內單方向單個車道累計當量軸次，車道數(shù)為雙向4車道。
該試驗選取服役后1、2、3、4、5、6、8、11、14個月共10個周期進行路面抗滑性能測試，依據(jù)式(2)計算出各測試周期下累計當量軸次見表6。
將成型好的試件放入加速加載設備試件槽中，調整接地壓強為0.7MPa開始車輛荷載模擬。在每個測試周期時取出試件對每個試件分別在輪跡帶處按文獻[13]完成抗滑性能測試，待試件表面干燥后繼續(xù)將其放入試件槽中進行后續(xù)周期車輛荷載模擬。MMLS3儀器理論zui大荷載作用次數(shù)為7200次/h，受試驗條件所限，經(jīng)調整和測試zui終確定加載效率為5200次/h。
試驗結果及分析
不同車輛荷載作用下路面抗滑性能測試結果見圖2。
從圖2可以看出，隨著車輛荷載作用次數(shù)的增加，路面抗滑性能在55.2萬次前逐漸上升，55.2萬次后逐漸下降。這可能是由于道路建成初期路面抗滑能力主要由波長為0~0.5mm的微觀紋理和波長為0.5~5mm的宏觀紋理共同提供，而宏觀紋理主要影響車輛高速下的抗滑性能，其主要受瀝青混合料級配影響。隨著路面服役時間的增長，道路表面瀝青逐漸脫落，暴露出紋理更為豐富的集料表面，為路面提供了新的紋理，此時路面抗滑性能由宏觀紋理和波長為0~0.5mm的微觀紋理共同提供，在瀝青逐漸脫落而輪胎能完全接觸到集料表面紋理時路面抗滑性能達到峰值。隨著磨耗次數(shù)的增加，集料表面紋理逐漸趨于平緩，尖峰逐漸被磨平導致微觀紋理作用水平下降，而隨著長期車輛荷載作用下瀝青混合料被壓密，內部不能形成骨架作用的瀝青膠漿和細集料流動至路面，路面紋理趨于平緩，導致宏觀紋理作用水平下降，宏微觀紋理作用同時下降則表現(xiàn)為路面抗滑性能降低。在抗滑性能下降至一定水平后逐漸趨于平緩，這可能是因為集料表面被磨光及混合料被壓密至一定程度后隨車輛荷載作用次數(shù)增加的衰變速率減小，在道路通車服役后期抗滑性能變化較大。
通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過模擬車輛荷載作用后，車輪與路面接觸位置出現(xiàn)磨光情況，磨光程度隨車輛荷載作用次數(shù)增加而增大。輪跡帶明顯可看出裸露的花白集料，證明集料表面的微觀紋理暴露能使路面抗滑性能提升。同時，集料表面隨車輛荷載作用次數(shù)增加逐漸光滑，且輪跡帶位置與未磨耗處出現(xiàn)明顯高差，表明長期荷載作用下混合料被壓密及集料表面被磨光導致的宏微觀紋理作用下降會導致路面抗滑性能下降。車輛在高速行駛下的抗滑性能主要受宏觀紋理影響，在低速行駛下的抗滑性能主要受微觀紋理影響[6]，試驗表明在長期車輛荷載作用下路面的宏觀、微觀紋理均有不同程度磨損。宏觀紋理主要受集料級配影響，微觀紋理主要受集料性質影響，因此提升路面抗滑性能可考慮選用粗型級配或高品質集料。
結論
1)隨著服役時間的增加，路面抗滑性能呈現(xiàn)先上升后下降后趨于平緩的趨勢，在車輛荷載作用次數(shù)達到55.2萬次時路面抗滑性能達到zui大。
2)路面宏觀和微觀紋理均對路面抗滑性能有著重要影響，其中宏觀紋理主要受混合料級配影響，微觀紋理主要受集料品質影響，因此建議選擇粗型級配及高品質集料以提供良好的路面抗滑性能。
參考文獻：
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[3]謝群,王全磊,王火明,等,雙組分環(huán)氧樹脂抗滑薄層抗滑及力學性能研究[J].重慶交通大學學報(自然科學版),2020,39(12):74-79
[4]許新權,吳傳海,李善強.濕熱地區(qū)隧道路面抗滑性能衰減原因分析及對策研究[J].廣東公路交通,2016(5):1-6.
[5]鄭天罡,周曉華,秦國彪,等.薄層罩面抗滑性能衰變規(guī)律與影響因素研究[J].公路交通科技(應用技術版)2020.16(6):136-138,145.
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[12]中交路橋技術有限公司.公路瀝青路面設計規(guī)范:JTG D50-2017[S].北京:人民交通出版社,2019.
[13]交通部公路科學研究所.公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程:JTG 3450-2019[S].北京:人民交通出版社,2019.
全文完 發(fā)布于《市政技術》2022年1月。作者簡介：李宇軒，男，工程師，碩士，主要從事路面養(yǎng)護技術、路面結構與材料研究工作
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通常的車轍測試設備，僅對路面材料進行非常慢速的加載測量，不能模擬真實交通情況，不能模擬真實車輪碾壓，也不能進行反復加載。相比之下，PaveMLS11這一套路面加速加載測試設備，可在路面上進行實際加載。通過PAVETEST?操作軟件，PaveMLS11的荷載可進行成比例計算加載，以確保輪壓和真實路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載保持同一水平。因此，PaveMLS11的試驗結果可用于模擬常規(guī)的真實荷載狀態(tài)，設備可直接用于研究路面上層125mm厚的瀝青層路面性能（無論是實驗室路面還是現(xiàn)場路面）。因此，此小型加速加載設備對于研究現(xiàn)場真實路面狀態(tài)上的全部尺寸車輛車輪加載下路面性能研究，具有非常寶貴的價值。
縮小比例的加速加載設備PaveMLS11，也可以用于研究瀝青材料面層的疲勞特性。如果具備某些條件，如：荷載頻率、溫度、橫向擺動在內的荷載應用及老化PaveMLS11對路面材料/瀝青混合料的突出研究效果，可用于預測和評價路面車轍等性能。如果相對于常規(guī)的加速加載試驗狀態(tài)，需要和普通車轍測試設備一樣評估慢速加載時路面性能的狀況，PaveMLS11也可以簡單實現(xiàn)，只需調整它的加載速度即可，然而加載方向卻始終模擬真實行車狀態(tài)而進行單向的加載模式。
PaveMLS11小型加速加載設備，采用標準卡車輪胎的1/3比例尺寸輪胎進行加載，安裝有4個加載輪，測試長度接近1.1m，可施加7200次/每小時加載。作用于300mm直徑試樣上的荷載可至2.7kN（短時間可達2.9kN），輪壓700kPa（短時間可達800kPa）。
產(chǎn)品特點
▍設備配置有橫向移動系統(tǒng)，可以模擬實際路面輪跡帶上輪跡的正態(tài)分布，橫移寬度左右可達各75mm
▍加載輪寬度80mm，在橫向移動系統(tǒng)啟動后加載寬度可達230mm
▍特殊巧妙的荷載單元設計結構，使得路面不平的情況下加載輪對地荷載依然是穩(wěn)定的
▍設備有本地手動和遠程自動兩種控制方式 ，在遠程模式下軟件可以記錄設備高度，環(huán)境溫度，路面溫度和道路內部溫度及加載速度、次數(shù)等信息
▍設備配置有胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，在發(fā)生爆胎或者胎壓不足的情況設備自動警報并停機
▍設備有多種試驗方式，可以在實際道路上進行試驗，也可以使用配置的大尺寸震動輪碾成型機，在實驗室內成型試驗道路進行試驗，或者在實際道路上取芯，將芯樣放置在實驗室底座內進行試驗，或者直接將實際道路取樣到實驗室內進行試驗
▍設備可以使用配置的溫控系統(tǒng)進行多種溫度模式試驗，可以進行路面干式加熱試驗，濕式水循環(huán)加熱試驗，路面制冷低溫試驗
▍小型加速加載設備配置斷面儀，可以在加載后測量路面車轍，同時可以利用車轍與加載次數(shù)的關系預測實際道路車轍發(fā)展規(guī)律
▍設備通體由不銹鋼構成，以防止潮濕環(huán)境下的腐蝕
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