沥青路面抗滑性能的影响因素分析

张永利

(中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450004)

随着交通运输业的发展，车辆对于道路的要求已经不再是能够通行的需要那么简单，而是对道路的各种品质有了较高的要求，比如道路的经济性、可靠性、以及行车舒适度等，其中道路的可靠、安全性是评价道路性能的一个重要指标。道路的安全性与公路的很多因素有着直接的关联，比如路面的抗滑性能力指标，这项指标如果满足要求，高速行驶的车辆与道路之间就会有足够的摩擦力，因此，车辆的刹车系统也会发挥出最大的工作效力，交通事故的发生频率也会大大降低。我国公路的建设工作起步较晚，对于各种路面的抗滑性能指标并没有一个统一的规范标准，很多公路建成之后，虽然当时的监测结果表明其抗滑性能满足设计要求，然而当公路运行后，随着路面的摩擦，这个指标会逐渐的下降。因此，探讨分析在不同因素的情况下的路面抗滑性能的变化特性，对车辆的安全行驶具有重要的现实意义。

1 路面与车速的影响

新建路面的抗滑性能主要来源于路面粗糙构造方式，但是这种的抗滑能力在该路段开放交通后并不是一直处于平衡的，当行驶车速及行车荷载的不同条件下，路表的抗滑性能会出现衰减现象，研究证实，路面抗滑表层的材料特性及组成，以及车速对衰减产生较大影响。

路面的微观构造、宏观构造、大构造及粗糙是路表面构造主要形式，对沥青路面抗滑性表具有重要的影响，本文重点分析宏观构造对路面抗滑性的影响。路面的宏观构造就是路面的粗糙反应，影响路面宏观构造使用效果的因素是多方面的，其中抗滑性能和视觉性能的改善是较为重要的，且对道路的安全性产生较大贡献。下图所示为粗构造和细构造以及行驶速度与抗滑能力的关系。

图1 路表面构造及车速对抗滑能力的影响

上图可以看出:车辆在粗糙的细构造的路面上低速行驶时，A和C的抗滑性能要优于B和D的平滑细构造路面，这时对抗滑能力起决定作用的细构造;当车辆高速行驶时，粗构造是导致路表抗滑能力的下降率主要原因，因此，路面的抗滑能力A和B相应大于C和D状况;另外，当路表面的粗构造和细构造的组合方式均为粗糙A时，路面的抗滑能力产生最佳状态。

2 车辆轮胎因素

轮胎橡胶是一种弹性材料。轮胎的材质、表面的条纹类型等都会对接触面的正压力产生影响，从而影响摩擦力的大小。通常卡车的刹车的距离是小汽车的两倍，这主要跟轮胎的材质有关系，此外还跟二者的负载有关系，当车辆负载较大，会导致轮胎与路面的接触面积增大，从而摩擦力减小，车辆减速行驶时，轮胎处产生的高温也会对摩擦力有较大的影响，因为温度的提高会影响到摩擦系数，在荷载不变的情况下，如果增大轮胎的气压，会让接触面积减小，从而提高摩擦力，这对于车辆的快速减速有很大的帮助。

另外，不同胎面花纹的轮胎在纵向或横向荷载作用下将产生完全不同的变形情况，因此它们产生纵向或横向摩擦力的能力也完全不同，这充分说明了橡胶弹性变形对轮胎与路面间会产生摩擦力的作用。在路面较大微凸部位及轮胎面花纹等的作用下，橡胶轮胎面在反复的作用下，会产生很大的弹性变形，这种变形及变形恢复力会导致摩擦力的增大，从而可以提升路面的抗滑性能。

3 气候因素

轮胎和路面间摩擦力大小也受气候条件的影响，路面水膜存在的状况和路面随着季节性变化是气候条件的主要影响因素。

1)水膜厚度

水膜的厚度受很多因素的影响，研究表明，潮湿路面的水膜通常会超过3mm，在横坡或者不平衡的路段上，水膜的厚度往往比过渡段上的要厚许多。如果水膜的厚度超过一定的数值，车辆行驶过程中就可能产生漂移的现象，一旦发生了水漂，轮胎与路面的摩擦力接近于零，抗滑性能几乎为零，这对于车辆安全无疑产生了致命的影响。

2)季节性因素

摩擦系数跟温度有着重要的关联，季节的变化导致温度差的存在，从而影响了路表的摩擦力大小，有很多的数据表明，轮胎与路面的摩擦力大小，冬季整体性均值最高，夏季最低，春季和秋季处于二者之间，这就表明了季节性的温度差异对摩擦系数的影响。环境也会影响到摩擦系数，主要跟雨雪天气导致的路面积水以及路表污染物两个因素有关。路表污染物主要有遗漏的汽油、泥土以及工业粉尘等，一旦遭遇雨雪天气，这些污染物便会与水混合在一起，形成路表的油膜，此外，污染物堆积在路表，致使路面的排水能力严重下降，长此以往，对行车安全也会造成严重的影响。

4 路龄因素

沥青路面投入使用后，随着沥青的老化、外界环境的干扰，车辆的摩擦系数必然随着时间的增长而发生一定的变化，鉴于目前我国的沥青路面材料很多采用级配为AC-13及AC-16的路面材料，为此对同等条件下对AC-13与AC-16沥青路面在路龄不同时其使用情况的摩擦系数进行调查测试，测试的结果如图所示。

从图2-3中可以看到，AC-13和AC-16路面摩擦系数随着路龄的增大而变小，且AC-13路面自第2年至第4年的下降趋势明显，几乎按照线性分布，摩擦系数从0.48下降到0.36;AC-16路面分别测得1、2、3、4年的摩擦系数数据，分析可知，其第2年到第3年的下降率大约为9.75%，第3年到第4年的摩擦系数下降率为1.05%，总体呈现下降趋势。

摩擦系数随着时间的推移而下降，究其原因，一方面，测试时间的选择对测定系数数值具有很大的影响。当沥青路面铺筑结束尚未投入使用时，沥青路面上由于沥青的天然特性会形成一种沥青薄膜结构，这种薄膜结构较为光滑，摩擦系数差。当路面通车后，随着汽车车轮对路面的不断磨耗，原有的沥青薄膜将会磨损掉，沥青路面的摩擦系数值明显增大，但是随着时间的进一步推移，该系数又会慢慢显小，年降低幅度在20%左右，通车2年内最终形成一个较为稳定的摩擦系数值，不再发生较大的变化，此时对摩擦系数测量值可以代表路面摩擦系数的真实测量值，也表征着路面的抗滑能力。，路面摩擦系数的测量不但是针对新建公路的，对于已建公路也需要定期进行测量，定量定性分析，保障路面的各项性能指标满足通车要求。

5 结论

沥青路面抗滑性能是保障公路特别高等级公路安全、舒适、高速行驶的关键技术问题之一。影响路面的抗滑能力的因素很多，因此，不断优化创新目前沥青路面抗滑技术是提高路面抗滑能力的客观需要，在进行道路建设时应认识到路面抗滑能力的重要性，探索出好的施工方法、结构材料，保障路面的抗滑性能满足要求。

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