营运客、货车弯道制动路面沥青混合料设计配合比研究

袁涛 李凯 李振杰 秦芝伟 郑哲南

摘 要：本文通过对营运车辆试验的相关安全技术标准进行归纳，结合现有弯道制动实验路面案例的调研，并进行针对性的优缺点分析并总结，确定采用沥青混凝土材质为基础，研究并设计一种既可以满足试验路面附着系数，又能够解决现有技术缺陷的沥青混合料。

关键词：营运车辆 弯道制动 设计 沥青混合料

Abstract：By summarizing the relevant safety technical standards of commercial vehicle testing， combined with the investigation of existing curve braking experimental pavement cases， and conducting targeted analysis and summary of advantages and disadvantages， this paper determines that asphalt concrete is used as the basis to study and design an asphalt mixture that can not only meet the adhesion coefficient of the test pavement， but also solve the existing technical defects.

Key words：commercial vehicles， curve brakes， design， asphalt mixture

1 引言

为进一步加强营运客、货车安全技术管理，有效遏制和减少因客、货车安全性能不足导致的道路运输安全生产事故，切实保障人民群众生命财产安全，交通运输部组织制定了交通运输行业标准《营运客车安全技术条件》（JT/T 1094-2016），其中第4.3.7营运客车应满足弯道制动稳定性要求，满载车辆在附着系数不大于0.5、车道中心线半径150m、宽3.7m的平坦圆弧车道上，以50km/h的初始车速进行全力制动的过程中，车辆应保持在车道内；《营运货车安全技术条件第2部分：牵引列车和挂车》（JT/T1178.2-2019），其中第5.9条规定：牵引车辆与挂车在汽车列车（满足企业产品设计且不超过GB1589规定的最大外廓尺寸）满载状态下，在附着系数小于或等于0.5、车道中心线半径150m、宽3.7m的平坦圆弧车道上，以50km/h的初始车速进行全力制动的过程中，车辆应保持在车道内。

从相关技术标准的原文中可以得出，上述试验对路面附着系数、车道中心线的半径、宽度提出了明确的要求，其中路面指标中最核心的技术参数为路面附着系数；考虑到实际使用过程中，上述路面作为汽车安全技术条件标定的路面，其各项技术参数需长时间保持在一个相对稳定的状态；特别是路面的附着系数需要较为长期的稳定在0.4～0.5之间，同时需要具备良好的经济性、稳定性以及耐久性。为此，研究团队对国内现有的营运客、货车弯道制动路面进行了相关技术调研。

2 类似项目调研

2.1 主流做法调研

经类似工程项目的走访与调研，附着系数0.5以下的路面，主流的做法有三种：磨光水泥混凝土路面（例-山东某试验场）、环氧树脂涂层（下承层为水泥混凝土路面，例-北京某试验场）、沥青超薄含砂雾封层处理（下承层为普通改性沥青路面，例-盐城某试验场）；同时在上述路面上进行人工或自动喷水，形成一层较为均匀的水膜，进一步降低路面附着系数，以最终达到试验要求的附着系数，供营运客、货车试验车辆进行相应的安全技术条件试验。

2.2 主流做法优缺点总结

磨光水泥混凝土路面和环氧树脂涂层（下承层为水泥混凝土路面），由于主要受力材料为水泥混凝土，受材料本身的性质影响，极易出现混凝土裂缝、错台，以及整体平整度不佳、水膜均匀度不够、表面构造深度过低等相关技术问题，从而导致路面附着系数一致性不高，个别点差异性过大，以及出现影响试验结果的其他偶然因素。另外，环氧树脂涂层材料，其原理是通过在原有的水泥混凝土路面涂刷环氧树脂薄层涂料，使得环氧树脂涂层附着于下承层的混凝土表面，从而降低沥青混合料构造深度，在加上其中作时，长期浸泡在水中，既存在水泥混凝土的技术缺陷问题，同时，也受制于其粘附性、材料强度不足，极易出现磨损、剥落、起皮，过早出现附着系数的不均匀问题，或者使用后，很快出现附着系数的明显上升（环氧树脂磨损）。

沥青超薄含砂雾封层处理（下承层为普通改性沥青路面），其原理是通过超薄含砂雾封层材料，附着于下承层的沥青表面，从而降低沥青混合料构造深度，再增加混合料表面的沥青油膜厚度，从而达到降低路面附着系数的目的。该路面采用了沥青混凝土的下承层材料，因而，有效解决了水泥混凝土裂缝、错台，以及整体平整度不佳、水膜均匀度不够、表面构造深度过低等相关技术缺陷；但是，此类附着式的路面材料，存在与环氧树脂涂层类似的技术缺陷，甚至沥青油膜的强度更低，较之环氧树脂涂层，更容易出现磨损、剥落、起皮等现象，路面附着系数的稳定性极差，通常需要进行频繁的维护、核查、校准工作，对汽车试驗场地的运行的连续性以及维护的成本都有着较大的影响，一旦维护管理以及场地核查的工作不及时，也容易影响营运车辆安全技术条件试验数据，无法客观、公正的反应出车辆的真实试验数据。

2.3 总体设计思路确定

结合上述路面案例，确定以沥青路面为基础，研发一种低附路面沥青混合料，主要设计思路为，将改性沥青混合料中，掺入光滑的小砾石，减小石料的棱角提供的路面摩擦力，即模拟被严重磨损后的旧沥青路面，以此达到稳定、可靠、耐久的低附着系数沥青路面。

3 室内试验研究（沥青混合料结构、材料选型，基本性能指标确定）

考虑到该路面的使用环境，需长期被水膜覆盖浸泡，以载荷较大的营运客车、货车弯道紧急制动试验工况为主，受到的冲击荷载、竖向和侧向剪切力较大。故混合料结构采用SMA结构作为参照，采用骨架密实结构，提高混合料的抗车辙能力，同时减小混合料空隙率，以较小的渗水系数，提高路面的耐久性，防止因长期泡水导致混合料脱落、飞散等质量缺陷。经调研并结合实际案例（昆山某汽车试验场），纯小砾石的沥青混合料配合比，在累计使用较短时间后（约2年），试验路面的附着系数迅速下降至0.3以下，故本次研究时，将小砾石掺入一定比例，并保留一部分棱角性较好的辉绿岩石料，以此提高沥青混合料的耐磨程度，延长有效使用年限。

3.1 原材料选型及性能检测

为寻找合适的材料，对广州某项目周边的材料开展调研，最终选定采用广西地区的小砾石及辉绿岩。

（1）粗集料

粗集料采用10-15mm、5-10mm小砾石和10-15mm、5-10mm辉绿岩。

（2）细集料

细集料采用0-5mm石灰岩。

（3）填料

填料采用矿粉。

（4）抗剥落剂

根据要求选用合适的抗剥落剂。

（5）石油沥青

考虑到小砾石属于酸性岩质，且棱角性、黏附性较差，石油沥青采用高粘度改性沥青。

3.2 级配组成的调试

考虑路面的耐久性，面层结构采用SMA-13，为验证路面摩擦系数，本次试验选用三种不同组合的配比进行试配。

级配一：（图1）

级配二：（图2）

级配三：（图3）

3.3 混合料试件室内试验及数据采集

经室内试制件试配，混合料基本性能参数检测结果如下：

4 结语

通过上述混合料的基本性能及路用性能检测结果得出SMA-13（小砾石）基本能够满足使用性能的相关要求；级配二的摩擦系数指标可以达到设定的目标值；考虑到室内试件的成型工艺与现场施工存在一定差异，并且现场施工完成后，需对道路表面进行深度打磨，直至粗骨料光滑的小砾石外露，室内小样的打磨工艺较之室外大规模施工的工艺有所区别。另外，根据类似工程经验小砾石路面在进行初步磨合后，存在一定程度的摩擦系数下降现象，故最終施工生产配合比，可以通过室外试验段来进一步验证，并结合实际情况作适当调整。

参考文献：

[1]王伟业；郭哲杰.AC小砾石路面施工工艺探讨[J].《城市道桥与防洪》2013.000（011）.116-119.