沥青路面抗滑衰变特性研究

胡志飞

(张家口通泰医教投资发展集团有限公司 张家口市 075000)

1 工程概况

为确保沥青路面的安全性，必须确定其抗滑衰变规律，进而确定其抗滑性能评价指标。

为更好确定沥青路面的抗滑衰变性能，以四种路段为背景开展研究。A路段为AC-13改性沥青路段，采用的是辉绿岩作为集料，已有32个月的运营期；B路段为SMA-16沥青路段，采用的是玄武岩作为集料，已有11个月的运营期；C路段和D路段均为SMA-13沥青路段，C路段采用的是辉绿岩作为集料，已有73个月的运营期，D路段采用的是石灰岩，已有60个月的运营期。具体如图1所示。

图1 各路段示意图

考虑到高速公路有着较为显著的渠化现象，并且多在道路横断面位置有一定规律的轮迹分布，为使交通拥堵现象尽可能少，在进行路面检测时遵循如表1所示原则。

2 基于路表构造特征的抗滑性能实测研究

为使误差尽可能小，在对同一车道进行激光和横向力系数法进行检测时所采用轨迹均相同，并以20m的间距进行检测；并以0点、10m测点和20m测点的平均值，保持测点位置相同进行铺砂和摆值法检测。

表1 检测方法

2.1 路表构造深度评价方法关联性分析

为对比沥青路面激光和铺砂两种方法的实测效果，对其进行了线性相关分析，所得结果如图2所示。限于篇幅，仅列出部分数据。

从分析结果可知，所得的线性关联性较差，仅A路段有着大于0.5相关系数值，对其原因进行分析可得：

(1)因时间有限，本实验在开展时未标定激光法，导致两者不能以公式进行转换。

(2)在检测过程中，因车辆的运行导致无法在固定轨迹上进行激光法检测，因此可能会使得两种方法的测点不同。

当前为使得路面检测质量有所提高，国际上研发出了电动铺砂法，但该种方法虽然能使检测精度得到一定程度的提高，但无法避免检测效率低，利用率不高等缺点[1]。激光法在当前是作为一种较为自动化的新技术，其是基于一定假设条件下，通过信息和数学转换得来的评价技术，因此为使该技术得到较好的利用，提高其利用效率非常有必要。此外，在施工时还需进行标定，以确保其能够良好地衔接到铺砂法的评价标准。

图2 A路段线性相关分析

2.2 路表构造深度车道分布特征研究

为对路面构造深度车道变化规律进行研究，对各路段开展了试验，所得结果如图3所示。

图3 路表构造深度检测结果

(1)以从小到大的顺序对A路段和B路段构造深度进行排序有：行车道<超车道<硬路肩。在沥青路面的运营期内，路面集料在荷载作用下不断出现损耗，使其表现出下陷病害，从而降低其构造深度指标[2-3]。相比于超车道，行车道有着更大的荷载，因此超车道磨损较少。而硬路肩一般不作用有车辆荷载，故其构造深度为初始水平。故对于四车道而言应将其行车道的构造深度作为重点检测对象。

(2)以从小到大的顺序对C路段和D路段的构造深度进行排序有：慢车道<外侧主车道<硬路肩。其构造深度出现差异的原因同样是车辆荷载作用的大小不一所导致。即路面磨损越大，构造深度越大。因此在检测八车道时应重点检测慢车道。

为对构造深度变化规律作进一步研究，将四个车道的构造深度进行了量化，所得结果如图4所示。

(3)级配类型以及集料粒径均会影响到构造深度初始值。相比于A路段AC-13路面的构造深度，B公路的SMA-13路段及其SMA-16路段超出约48%和65%。对其原因进行分析可知：SMA混合料级配为间断类型，有着较大用量的粗集料和较小用量的细集料，在压实后路面开口空隙较大；而AC类混合料级配为连续类型，有着较大用量的细集料和较小用量的粗集料，因此在压实后路面开口空隙较小，即路面的下陷深度与集料粒径呈正比例关系[4-5]。

图4 量化结果

(4)级配和集料类型均会影响到构造深度衰变程度。相比于B路段，A路段检测时有着较长的运营期，即代表A路段有着更大的交通荷载，但相比于B路段，A路段构造深度仅有0.02mm的下降量，即在构造深度衰变程度上AC类沥青路面较低，对比SMA-13和SMA-16沥青路面可知，SMA-16沥青路面有着较小的衰变程度。对比D公路玄武岩路段的构造深度降低值可知，其石灰岩路段的构造深度衰变值较高。

3 基于路表摩擦特征的抗滑性能研究

3.1 评价方法关联性分析

图5 A路段横向力系数和摆值线性相关结果

由图5可知，A路段和B路段有着一定的相关性，但程度较小，分析原因有：

(1)检测时设备运行速度有着较大的影响，两个设备运行速度相差较大，并且两种方法有着不同的影响因素。

(2)检测时无法保证轨迹一定，使得测点位置不相同。

(3)设备检测角度的影响；路面不同方向的摩擦系数不同，因此为提高其检测质量应结合纵向和横向的摩擦系数进行考虑。

3.2 路表摩擦系数车道分布特征研究

(1)由图6可知，A路段和B路段有着较为显著的摩擦系数差异，其中行车道<超车道<硬路肩。分析其原因可知，车辆荷载不同是导致摩擦系数不同的重点因素，即反复的车辆荷载使得路面集料磨损加快，导致其构造出现下陷，从而降低其摩擦系数指标。故在检测摩擦系数时对于四车道而言，应将重点放在行车道。

(2)C路段和D路段的摩擦系数同样存在较大的差异，并且C车道的摩擦系数与构造深度有着相同的变化规律，其中慢车道<外侧主车道；D车道的摩擦系数与构造深度变化则不同，其中外侧主车道<慢车道<硬路肩。在D路段中作用荷载较大的是慢车道，从而使得路面集料出现损坏，导致纹理出现再生。为进一步研究，还对摩擦系数的变异系数进行研究，结果变异系数最高的是慢车道，说明在D路段中摩擦系数有着较高波动的是慢车道，即其容易出现纹理再生。故在检测八车道时应将重点放在慢车道。

(3)由图7可知，级配类型和集料粒径均会对沥青路面摩擦系数造成影响。相比于B路段SMA-13路面而言，A路段SMA-13路面有着较大的摩擦系数初始值；而对比B路段中的SMA-13路面和SMA-16路面可知，SMA-16路面有着较大的摩擦系数初始值。对其原因进行分析可知，AC沥青路面有着较大的细集料用量，即具有较小的集料间距，使路面与轮胎的接触面积大大提高，因此表现出的摩擦特性较好。

(4)级配和集料类型均会对摩擦系数衰变程度造成影响。对B公路SMA-16路段而言，相比于硬路肩，超车道和行车道有着较小的摩擦系数衰变程度，而其SMA-13路段的衰变程度则较小。对比D公路中的玄武岩路段和石灰岩路段的衰变程度可知，石灰岩路段的摩擦系数有着较大的衰变程度。

图6 沥青路面摩擦系数变化特征

图7 摩擦系数变化规律量化曲线

4 结语

(1)对激光法和铺砂法的关联性进行分析可知，为使激光构造深度法技术的利用率得以提高，并且使其能够较好地衔接铺砂法评判标准，对其测试原理进行研究非常有必要。

(2)在评价沥青路面的抗滑性能衰变特性时，应将行车道作为双向四车道的检测重点，将慢车道作为双向八车道的检测重点。

(3)相比于AC类沥青路面的构造深度初始值，SMA类沥青路面较大；对比SMA-13和SMA-16沥青路面的构造深度初始值可知，SMA-16的较大；对比石灰岩和玄武岩的衰变速率可知，石灰岩路段较快；因此为使沥青路面构造深度得到提高，可通过提高集料粒径的方式实现。

(4)相比于SMA类沥青路面的摩擦系数初始值，AC类沥青路面较大；对比SMA-13和SMA-16沥青路面的摩擦系数初始值和衰变程度可知，SMA-16沥青路面较大；对比石灰岩路段和玄武岩路段的衰变速率可知，石灰岩路段较大；因此为降低摩擦系数衰变速率，可通过提高集料粒径的方式实现。