細集料棱角性對瀝青路面抗滑性能影響研究

李學華　張亞飛　白學勇

【摘 要】本文采用流動時間法和未壓實間隙率法分析了0.3mm-2.36mm部分粒徑集料的棱角性，并研究了5種不同種類細集料的棱角性對瀝青混合料抗滑性能影響。研究結果表明：采用兩種方法測得的棱角性具有良好相關性，其中粒徑0.3mm-2.36mm部分集料的R2均達到0.8以上，表明規(guī)范中的試驗方法具代表性;細集料棱角性越復雜瀝青路面擺值越大;細集料棱角性越復雜瀝青路面構造深度越大。

【關鍵詞】瀝青路面;抗滑性能;細集料;棱角性

中圖分類號： U416.217文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）22-0008-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.22.003

0 前言

邵申申采用激光輪廓測量儀對成型車轍板試件表面輪廓進行測量，發(fā)現(xiàn)擺值和構造深度與最大峰值角具有良好相關性。同時采用壓力膠片法分析車胎與試件之間的抗滑性能，研究發(fā)現(xiàn)抗滑性能與車胎和試件接觸面積和應力集中率具有良好的相關性[1]。冉茂平利用覆蓋法計算四種不同類型集料成型試件的分維數(shù)，并研究了其對抗滑性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)分維數(shù)越大抗滑性能越好[2]。錢振東選取4種不同的SMA級配，并利用上述級配分別成型車轍板試件，同時采用差分盒維數(shù)法得到試件三維分維數(shù)D，研究發(fā)現(xiàn)分維數(shù)D與抗滑性能有良好相關性，分維數(shù)越大構造深度越小，分維數(shù)增加擺值呈先升后降趨勢[3]。童申家利用分形幾何原理計算得到8種AC-13級配和8種AC-16級配成型試件表面紋理分維數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)：抗滑性能與表面紋理分維數(shù)具有較好的相關性，進而證明了紋理分維數(shù)評價抗滑性能的合理性[4]。周興林研究發(fā)現(xiàn)通過對空隙率把控，調整集料嵌擠狀態(tài)，可達到提高抗滑性能的目的[5]。杜雪松研究了AC、OGFC和SMA三種級配類型成型的車轍板試件擺值和構造深度的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)構造深度受級配影響較大，而擺值主要受集料特性的影響，級配變化對其影響不明顯[6]。田強春利用基于級配的集料外露尺寸函數(shù)計算得到的外露尺寸分形維數(shù)評價了五種不同類型級配成型車轍板試件的擺值和構造深度，評價結果與試驗結果具有很高的一致性，表明可以通過級配來評價抗滑值[7]。邱志雄基于激光輪廓測量儀和壓力膠片研究了不同輪廓路面的抗滑性能，發(fā)現(xiàn)路面宏觀輪廓會對抗滑性能產(chǎn)生顯著影響，主要是因為車輛輪胎會與宏觀輪廓突出處產(chǎn)生嚙合現(xiàn)象，進而可達到提高路面抗滑性能的目的[8]。上述研究主要著眼于粗集料級配類型、公稱最大粒徑等定性因素對路面抗滑性能的影響較少涉細集料棱角性影響，故本文對細集料棱角性對瀝青路面抗滑性能進行研究。

1 細集料棱角性研究

本文后續(xù)試驗選用表1的混合料級配成型車轍板試件，由表1可知粒徑為0.15mm和0.075mm集料含量相對較少，故本節(jié)采用流動時間法和未壓實間隙率法僅對公稱粒徑0.3mm-2.36mm的集料棱角性進行分析。

1.1 流動時間法

按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）[9]流動時間法對5種不同種類細集料棱角性進行測定，結果如表2所示。

1.2 未壓實間隙率法

按照《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42-2005）[9]中未壓實間隙率法對5種不同種類細集料棱角性進行測定，結果如表3所示。

1.3 流動時間和未壓實間隙率相關性分析

由圖1可知流動時間和未壓實間隙率具有良好的相關性，其中粒徑為0.3mm-2.36mm部分的集料R2均達到0.8以上，表明規(guī)范中的試驗方法具代表性。

由圖2可知上述兩種試驗方法測得的棱角性加權平均值具有良好相關性，R2達到0.6755。考慮到流動時間法測試方法簡單，誤差相對較小，故后續(xù)分析過程中采用流動時間表征細集料棱角性。

2 細集料棱角性對瀝青路面抗滑性能影響研究

2.1 抗滑性能試驗

試驗采用中石化產(chǎn)東海牌SBS（I-D）改性瀝青，其主要技術指標如表5所示。

集料粒徑大于4.75mm部分選用玄武巖1其技術如表6所示， 細集料分別選用石灰?guī)r1、石灰?guī)r2、玄武巖1、玄武巖2、輝綠巖其技術指標如表7所示，礦粉選用同一種石灰?guī)r礦粉其技術指標如表8所示，按表1所示級配得出的最佳油石比如表9所示。

按照表1混合料級配和表5油石比成型車轍板試件，每種集料成型三塊車轍板試件供抗滑性能平行試驗使用，抗滑性能結果如表10所示。

2.2 細集料棱角性對抗滑性能影響規(guī)律研究

圖3為加權細集料棱角性與擺值相關關系，由試驗結果可知兩者具有良好相關性，其中R2為0.7246。細集料棱角性越復雜擺值越大，這主要是因為細集料棱角性越復雜，擺式摩擦儀橡膠塊與集料的接觸點越多，而試件成型初期集料表面雖然被瀝青膜裹覆，但細集料輪廓仍會凸出來對擺值產(chǎn)生影響。

圖4為加權細集料棱角性與構造深度相關關系，由試驗結果可知兩者具有一定相關性，其中R2為05403。細集料棱角性越復雜構造深度越大，這主要是因為細集料棱角性越復雜，集料接觸點越多，在混合料表面形成的構造深度也就越大。

3 結論

（1）流動時間和未壓實間隙率具有良好的相關性，其中粒徑為0.3mm-2.36mm部分的集料R2均達到0.8以上，表明規(guī)范中的試驗方法具代表性。

（3）細集料棱角性越復雜瀝青路面擺值越大。

（4）細集料棱角性越復雜瀝青路面構造深度越大。

【參考文獻】

[1]邵申申.基于輪胎與路面接觸的瀝青混合料抗滑性能評價研究[D].[華南理工大學].廣州：華南理工大學，2016.

[2]冉茂平，肖旺新，周興林，等.基于三維分形維數(shù)的瀝青路面抗滑性能研究[J].公路交通科技.2016，33（2）：28-32.

[3]錢振東，薛永超，張令剛.瀝青路面三維紋理分形維數(shù)及其抗滑性能[J].中南大學學報（自然科學版）.2016，47（10）： 3590-3596.

[4]童申家，謝祥兵，趙大勇.瀝青路面紋理分布的分形描述及抗滑性能評價[J].中國公路學報.2016，29（2）：1-7.

[5]周興林，劉萬康，肖旺新，等.瀝青混合料體積指標對瀝青路面抗滑性能的影響[J].交通運輸工程學報.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].[哈爾濱工業(yè)大學].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2012.

[7]田強春.基于集料特性與級配的瀝青路面抗滑性能預測研究[D].[重慶交通大學].重慶：重慶交通大學，2015.

[8]邱志雄.基于宏觀輪廓的瀝青路面抗滑性能試驗研究[D].[華南理工大學].廣州：華南理工大學，2014.

[9]JTG E42-2005.公路工程集料試驗規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2005.