细集料棱角性对沥青路面抗滑性能影响研究

李学华　张亚飞　白学勇

【摘 要】本文采用流动时间法和未压实间隙率法分析了0.3mm-2.36mm部分粒径集料的棱角性，并研究了5种不同种类细集料的棱角性对沥青混合料抗滑性能影响。研究结果表明：采用两种方法测得的棱角性具有良好相关性，其中粒径0.3mm-2.36mm部分集料的R2均达到0.8以上，表明规范中的试验方法具代表性;细集料棱角性越复杂沥青路面摆值越大;细集料棱角性越复杂沥青路面构造深度越大。

【关键词】沥青路面;抗滑性能;细集料;棱角性

中图分类号： U416.217文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）22-0008-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.003

0 前言

邵申申采用激光轮廓测量仪对成型车辙板试件表面轮廓进行测量，发现摆值和构造深度与最大峰值角具有良好相关性。同时采用压力胶片法分析车胎与试件之间的抗滑性能，研究发现抗滑性能与车胎和试件接触面积和应力集中率具有良好的相关性[1]。冉茂平利用覆盖法计算四种不同类型集料成型试件的分维数，并研究了其对抗滑性能的影响，研究发现分维数越大抗滑性能越好[2]。钱振东选取4种不同的SMA级配，并利用上述级配分别成型车辙板试件，同时采用差分盒维数法得到试件三维分维数D，研究发现分维数D与抗滑性能有良好相关性，分维数越大构造深度越小，分维数增加摆值呈先升后降趋势[3]。童申家利用分形几何原理计算得到8种AC-13级配和8种AC-16级配成型试件表面纹理分维数，研究发现：抗滑性能与表面纹理分维数具有较好的相关性，进而证明了纹理分维数评价抗滑性能的合理性[4]。周兴林研究发现通过对空隙率把控，调整集料嵌挤状态，可达到提高抗滑性能的目的[5]。杜雪松研究了AC、OGFC和SMA三种级配类型成型的车辙板试件摆值和构造深度的变化规律，发现构造深度受级配影响较大，而摆值主要受集料特性的影响，级配变化对其影响不明显[6]。田强春利用基于级配的集料外露尺寸函数计算得到的外露尺寸分形维数评价了五种不同类型级配成型车辙板试件的摆值和构造深度，评价结果与试验结果具有很高的一致性，表明可以通过级配来评价抗滑值[7]。邱志雄基于激光轮廓测量仪和压力胶片研究了不同轮廓路面的抗滑性能，发现路面宏观轮廓会对抗滑性能产生显著影响，主要是因为车辆轮胎会与宏观轮廓突出处产生啮合现象，进而可达到提高路面抗滑性能的目的[8]。上述研究主要着眼于粗集料级配类型、公称最大粒径等定性因素对路面抗滑性能的影响较少涉细集料棱角性影响，故本文对细集料棱角性对沥青路面抗滑性能进行研究。

1 细集料棱角性研究

本文后续试验选用表1的混合料级配成型车辙板试件，由表1可知粒径为0.15mm和0.075mm集料含量相对较少，故本节采用流动时间法和未压实间隙率法仅对公称粒径0.3mm-2.36mm的集料棱角性进行分析。

1.1 流动时间法

按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）[9]流动时间法对5种不同种类细集料棱角性进行测定，结果如表2所示。

1.2 未压实间隙率法

按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）[9]中未压实间隙率法对5种不同种类细集料棱角性进行测定，结果如表3所示。

1.3 流动时间和未压实间隙率相关性分析

由图1可知流动时间和未压实间隙率具有良好的相关性，其中粒径为0.3mm-2.36mm部分的集料R2均达到0.8以上，表明规范中的试验方法具代表性。

由图2可知上述两种试验方法测得的棱角性加权平均值具有良好相关性，R2达到0.6755。考虑到流动时间法测试方法简单，误差相对较小，故后续分析过程中采用流动时间表征细集料棱角性。

2 细集料棱角性对沥青路面抗滑性能影响研究

2.1 抗滑性能试验

试验采用中石化产东海牌SBS（I-D）改性沥青，其主要技术指标如表5所示。

集料粒径大于4.75mm部分选用玄武岩1其技术如表6所示， 细集料分别选用石灰岩1、石灰岩2、玄武岩1、玄武岩2、辉绿岩其技术指标如表7所示，矿粉选用同一种石灰岩矿粉其技术指标如表8所示，按表1所示级配得出的最佳油石比如表9所示。

按照表1混合料级配和表5油石比成型车辙板试件，每种集料成型三块车辙板试件供抗滑性能平行试验使用，抗滑性能结果如表10所示。

2.2 细集料棱角性对抗滑性能影响规律研究

图3为加权细集料棱角性与摆值相关关系，由试验结果可知两者具有良好相关性，其中R2为0.7246。细集料棱角性越复杂摆值越大，这主要是因为细集料棱角性越复杂，摆式摩擦仪橡胶块与集料的接触点越多，而试件成型初期集料表面虽然被沥青膜裹覆，但细集料轮廓仍会凸出来对摆值产生影响。

图4为加权细集料棱角性与构造深度相关关系，由试验结果可知两者具有一定相关性，其中R2为05403。细集料棱角性越复杂构造深度越大，这主要是因为细集料棱角性越复杂，集料接触点越多，在混合料表面形成的构造深度也就越大。

3 结论

（1）流动时间和未压实间隙率具有良好的相关性，其中粒径为0.3mm-2.36mm部分的集料R2均達到0.8以上，表明规范中的试验方法具代表性。

（3）细集料棱角性越复杂沥青路面摆值越大。

（4）细集料棱角性越复杂沥青路面构造深度越大。

【参考文献】

[1]邵申申.基于轮胎与路面接触的沥青混合料抗滑性能评价研究[D].[华南理工大学].广州：华南理工大学，2016.

[2]冉茂平，肖旺新，周兴林，等.基于三维分形维数的沥青路面抗滑性能研究[J].公路交通科技.2016，33（2）：28-32.

[3]钱振东，薛永超，张令刚.沥青路面三维纹理分形维数及其抗滑性能[J].中南大学学报（自然科学版）.2016，47（10）： 3590-3596.

[4]童申家，谢祥兵，赵大勇.沥青路面纹理分布的分形描述及抗滑性能评价[J].中国公路学报.2016，29（2）：1-7.

[5]周兴林，刘万康，肖旺新，等.沥青混合料体积指标对沥青路面抗滑性能的影响[J].交通运输工程学报.2017，17（6）：1-9.

[6]杜雪松.基于胎/路相互作用的路面抗滑特性研究[D].[哈尔滨工业大学].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.

[7]田强春.基于集料特性与级配的沥青路面抗滑性能预测研究[D].[重庆交通大学].重庆：重庆交通大学，2015.

[8]邱志雄.基于宏观轮廓的沥青路面抗滑性能试验研究[D].[华南理工大学].广州：华南理工大学，2014.

[9]JTG E42-2005.公路工程集料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2005.