瀝青路面抗滑性能的影響因素分析

張永利

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

隨著交通運輸業的發展，車輛對于道路的要求已經不再是能夠通行的需要那么簡單，而是對道路的各種品質有了較高的要求，比如道路的經濟性、可靠性、以及行車舒適度等，其中道路的可靠、安全性是評價道路性能的一個重要指標。道路的安全性與公路的很多因素有著直接的關聯，比如路面的抗滑性能力指標，這項指標如果滿足要求，高速行駛的車輛與道路之間就會有足夠的摩擦力，因此，車輛的剎車系統也會發揮出最大的工作效力，交通事故的發生頻率也會大大降低。我國公路的建設工作起步較晚，對于各種路面的抗滑性能指標并沒有一個統一的規范標準，很多公路建成之后，雖然當時的監測結果表明其抗滑性能滿足設計要求，然而當公路運行后，隨著路面的摩擦，這個指標會逐漸的下降。因此，探討分析在不同因素的情況下的路面抗滑性能的變化特性，對車輛的安全行駛具有重要的現實意義。

1 路面與車速的影響

新建路面的抗滑性能主要來源于路面粗糙構造方式，但是這種的抗滑能力在該路段開放交通后并不是一直處于平衡的，當行駛車速及行車荷載的不同條件下，路表的抗滑性能會出現衰減現象，研究證實，路面抗滑表層的材料特性及組成，以及車速對衰減產生較大影響。

路面的微觀構造、宏觀構造、大構造及粗糙是路表面構造主要形式，對瀝青路面抗滑性表具有重要的影響，本文重點分析宏觀構造對路面抗滑性的影響。路面的宏觀構造就是路面的粗糙反應，影響路面宏觀構造使用效果的因素是多方面的，其中抗滑性能和視覺性能的改善是較為重要的，且對道路的安全性產生較大貢獻。下圖所示為粗構造和細構造以及行駛速度與抗滑能力的關系。

圖1 路表面構造及車速對抗滑能力的影響

上圖可以看出:車輛在粗糙的細構造的路面上低速行駛時，A和C的抗滑性能要優于B和D的平滑細構造路面，這時對抗滑能力起決定作用的細構造;當車輛高速行駛時，粗構造是導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相應大于C和D狀況;另外，當路表面的粗構造和細構造的組合方式均為粗糙A時，路面的抗滑能力產生最佳狀態。

2 車輛輪胎因素

輪胎橡膠是一種彈性材料。輪胎的材質、表面的條紋類型等都會對接觸面的正壓力產生影響，從而影響摩擦力的大小。通常卡車的剎車的距離是小汽車的兩倍，這主要跟輪胎的材質有關系，此外還跟二者的負載有關系，當車輛負載較大，會導致輪胎與路面的接觸面積增大，從而摩擦力減小，車輛減速行駛時，輪胎處產生的高溫也會對摩擦力有較大的影響，因為溫度的提高會影響到摩擦系數，在荷載不變的情況下，如果增大輪胎的氣壓，會讓接觸面積減小，從而提高摩擦力，這對于車輛的快速減速有很大的幫助。

另外，不同胎面花紋的輪胎在縱向或橫向荷載作用下將產生完全不同的變形情況，因此它們產生縱向或橫向摩擦力的能力也完全不同，這充分說明了橡膠彈性變形對輪胎與路面間會產生摩擦力的作用。在路面較大微凸部位及輪胎面花紋等的作用下，橡膠輪胎面在反復的作用下，會產生很大的彈性變形，這種變形及變形恢復力會導致摩擦力的增大，從而可以提升路面的抗滑性能。

3 氣候因素

輪胎和路面間摩擦力大小也受氣候條件的影響，路面水膜存在的狀況和路面隨著季節性變化是氣候條件的主要影響因素。

1)水膜厚度

水膜的厚度受很多因素的影響，研究表明，潮濕路面的水膜通常會超過3mm，在橫坡或者不平衡的路段上，水膜的厚度往往比過渡段上的要厚許多。如果水膜的厚度超過一定的數值，車輛行駛過程中就可能產生漂移的現象，一旦發生了水漂，輪胎與路面的摩擦力接近于零，抗滑性能幾乎為零，這對于車輛安全無疑產生了致命的影響。

2)季節性因素

摩擦系數跟溫度有著重要的關聯，季節的變化導致溫度差的存在，從而影響了路表的摩擦力大小，有很多的數據表明，輪胎與路面的摩擦力大小，冬季整體性均值最高，夏季最低，春季和秋季處于二者之間，這就表明了季節性的溫度差異對摩擦系數的影響。環境也會影響到摩擦系數，主要跟雨雪天氣導致的路面積水以及路表污染物兩個因素有關。路表污染物主要有遺漏的汽油、泥土以及工業粉塵等，一旦遭遇雨雪天氣，這些污染物便會與水混合在一起，形成路表的油膜，此外，污染物堆積在路表，致使路面的排水能力嚴重下降，長此以往，對行車安全也會造成嚴重的影響。

4 路齡因素

瀝青路面投入使用后，隨著瀝青的老化、外界環境的干擾，車輛的摩擦系數必然隨著時間的增長而發生一定的變化，鑒于目前我國的瀝青路面材料很多采用級配為AC-13及AC-16的路面材料，為此對同等條件下對AC-13與AC-16瀝青路面在路齡不同時其使用情況的摩擦系數進行調查測試，測試的結果如圖所示。

從圖2-3中可以看到，AC-13和AC-16路面摩擦系數隨著路齡的增大而變小，且AC-13路面自第2年至第4年的下降趨勢明顯，幾乎按照線性分布，摩擦系數從0.48下降到0.36;AC-16路面分別測得1、2、3、4年的摩擦系數數據，分析可知，其第2年到第3年的下降率大約為9.75%，第3年到第4年的摩擦系數下降率為1.05%，總體呈現下降趨勢。

摩擦系數隨著時間的推移而下降，究其原因，一方面，測試時間的選擇對測定系數數值具有很大的影響。當瀝青路面鋪筑結束尚未投入使用時，瀝青路面上由于瀝青的天然特性會形成一種瀝青薄膜結構，這種薄膜結構較為光滑，摩擦系數差。當路面通車后，隨著汽車車輪對路面的不斷磨耗，原有的瀝青薄膜將會磨損掉，瀝青路面的摩擦系數值明顯增大，但是隨著時間的進一步推移，該系數又會慢慢顯小，年降低幅度在20%左右，通車2年內最終形成一個較為穩定的摩擦系數值，不再發生較大的變化，此時對摩擦系數測量值可以代表路面摩擦系數的真實測量值，也表征著路面的抗滑能力。，路面摩擦系數的測量不但是針對新建公路的，對于已建公路也需要定期進行測量，定量定性分析，保障路面的各項性能指標滿足通車要求。

5 結論

瀝青路面抗滑性能是保障公路特別高等級公路安全、舒適、高速行駛的關鍵技術問題之一。影響路面的抗滑能力的因素很多，因此，不斷優化創新目前瀝青路面抗滑技術是提高路面抗滑能力的客觀需要，在進行道路建設時應認識到路面抗滑能力的重要性，探索出好的施工方法、結構材料，保障路面的抗滑性能滿足要求。

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