基于“橫向分布式車轍儀”的瀝青混凝土抗滑性能評價研究

徐欣，劉文浩，來井孝

（1.北京市政路橋建材集團有限公司，北京 100176；2.北京市市政四建設工程有限責任公司，北京 100176；3.北京市政路橋正達道路科技有限公司，北京 102600）

瀝青路面抗滑性能是指輪胎受制動時沿路表面滑移所產生的足夠摩阻力，使車輛能在各種環境條件下在合理距離內制動。

通過分析瀝青混凝土的構成可以發現，提高瀝青路面抗滑性能的方法主要有兩個，一是增大瀝青混凝土的微觀構造，二是增大瀝青混凝土的宏觀構造。研究結論表明，當車速比較低時對瀝青路面抗滑性能起決定作用的是瀝青路面的微觀構造，當車速較高時宏觀構造對瀝青混凝土路面抗滑性能的影響是主要的。對瀝青混凝土的微觀構造主要由混合料中的集料種類所決定，宏觀構造則是由混合料的級配所決定。目前規范中對測定瀝青路面抗滑性能的方法主要有以下兩類，一類是用來測定路表面摩擦系數的制動距離法、擺式儀法和橫向力系數法，一類是測定構造深度的鋪砂法和激光構造深度法。

傳統的測定路表面摩擦系數的方法，僅僅對單一時刻混凝土表面的摩擦系數進行了測定，而實際情況中路面上有不間斷車輛荷載，始終對路表面有磨耗作用，影響著路面摩擦系數的數值。針對此種情況，本研究提出基于“橫向分布式車轍儀”的瀝青混凝土抗滑性能試驗方法，對在有車輛荷載作用的情況下路表面摩擦系數的衰減進行了模擬研究。

1 基于“橫向分布式車轍儀”的瀝青混凝土抗滑性能評價試驗方法的提出

本研究選擇了四種類型的瀝青混合料，包括：改性瀝青AC-13 混合料、改性瀝青SMA-13 混合料、高黏改性瀝青OGFC-13 混合料以及環氧瀝青混合料，分別進行了基于“橫向分布式車轍儀”的抗滑性能試驗，來評價瀝青混凝土的抗滑性能，具體試驗方法如下。

1.1 目的與適用范圍

本方法用于測定瀝青混凝土的抗滑性。

1.2 方法與步驟

（1）準備工作：按《公路工程瀝青及瀝青混合料》T 0703 瀝青混合料試件成型方法（輪碾法）制作瀝青混合料試件，試件尺寸為30 cm×30 cm×5 cm。

（2）按《公路路基路面現場測試規程》T 0964—1995 對瀝青混合料試件測定試件表面的摩擦系數。

（3）常溫下，將試件放入車轍儀（車轍儀碾輪可雙向碾壓），對試件進行碾壓，分別在時間為1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、16 h時對試件表面進行摩擦系數的測定。

1.3 計算

取時間為0 h、1 h、2 h、4 h、8 h、16 h 時測定的摩擦系數，繪出摩擦系數與時間的關系曲線。

1.4 材料的選擇

本研究選擇了AC、SMA、OGFC 以及環氧瀝青混合料進行試驗研究，礦料產地為河北省三河地區，試驗結果見表1。

表1 礦料的密度試驗結果

由表1 可見，集料的各項技術指標均符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的要求，可以使用。

本研究中AC 和SMA 混合料采用的SBS 改性瀝青，OGFC 采用的高黏SBS 改性瀝青，均產自秦皇島，其結果見表2 和表3。

表2 SBS 改性瀝青材料試驗結果

表3 高黏SBS 改性瀝青試驗結果

由表2、表3 可見，所使用的改性瀝青及高黏改性瀝青的各項技術指標符合JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的技術要求，可以使用。

根據JTG F40—2004，對AC、SMA、OGFC 以及環氧瀝青混合料四種混合料進行了材料配合比設計，確定了級配及最佳油石比，最佳油石比依次為4.6%、6.0%、4.6%及6.0%，設計級配如表4所示。

表4 合成級配

為了檢驗瀝青混合料的目標配合比設計，按照規范要求，對所配瀝青混合料進行了高溫穩定性、低溫性能及水穩定性檢驗，結果如表5所示。

由表5 中數據可見，四種瀝青混合料的動穩定度和殘留穩定度、凍融劈裂強度比均符合規范的技術要求，說明所設計的瀝青混合料是合理的，可以在項目中應用。

表5 瀝青混合料路用性能試驗結果

2 基于“橫向分布式車轍儀”的抗滑試驗分析

對改性瀝青AC-13 混合料、改性瀝青SMA-13混合料、高黏改性瀝青OGFC-13 混合料以及環氧瀝青混合料進行基于“橫向分布式車轍儀”的抗滑試驗，試驗結果如表6，改性瀝青AC-13 混合料試驗結果如圖1，改性瀝青SMA-13 混合料試驗結果如圖2，高黏改性瀝青OGFC-13 混合料試驗結果如圖3，環氧瀝青混合料試驗結果如圖4。

表6 基于”橫向分布式車轍儀”的抗滑試驗結果

圖1 AC-13 抗滑性能試驗結果

圖2 SMA-13 抗滑性能試驗結果

圖3 OGFC-13 抗滑性能試試驗結果

圖 4 環氧瀝青混合料抗滑性能試驗結果

3 基于“橫向分布式車轍儀”的抗滑試驗結果分析

從四種不同類型瀝青混合料試件的抗滑性能試驗結果得到：

a）AC 瀝青混合料的抗滑值（BPN）的初始值（0 h）為64，,時間0 ～3 h 時逐漸由64 下降到57，而4 h 時升高到59.6，4 ～6 h 抗滑值由59.6 下降到52.8，7 h 時上升到55.2，之后一直緩慢下降直到16 h 時50.2。

b）SMA 瀝青混合料的抗滑值（BPN）的初始值（0 h）為72，時間0 ～2 h 時逐漸由72 逐漸下降到64.2，而3 h 時緩慢下降到到62.8，3 ～6 h 抗滑值由62.8 迅速下降到50.8，7 ～ 8 h 有所上升到54.6，之后一直緩慢下降直到16 h 時51.1。

c）OGFC 瀝青混合料的抗滑值（BPN）的初始值（0 h）為74，時間0 ～1 h 抗滑值相對于AC 與SMA 兩種混合料有大幅度下降，由74 下降到52.6，之后一直在51 上下浮動，直到16 h時抗滑值為51，同時在時間為3 h 和6 ～7 h 抗滑值有小幅度的提升。

d）環氧瀝青混合料的抗滑值（BPN）的初始值（0 h）為64.8，時間0 ～1 h 抗滑值相對于AC 與SMA 兩種混合料有大幅度下降，由64.8 下降到51.6，之后一直在51 上下浮動，直到16 h時抗滑值為50.9。

由以上結果可以看出，改性瀝青AC 混合料與改性瀝青SMA 混合料，在抗滑值總體下降的趨勢下，有兩次明顯的上升，時間分別在4 h 與7 h 左右，第一次抗滑值上升是由于混合料表面的瀝青被逐漸磨耗掉露出新的瀝青，致使抗滑值上升；隨著混合料表面繼續被磨耗，裹附在表面的瀝青膜逐漸變薄，致使石料顆粒的棱角凸現出來，使得表面粗糙程度增加，進而出現了第二次抗滑值上升。

OGFC 為開級配類型，表面構造較大，使其在初始摩擦系數數值較大，環氧瀝青混合料油石比較大，油膜厚，初始摩擦系數數值較大，因此OGFC 瀝青混合料和環氧瀝青混合料初始摩擦系數高于AC 和SMA 混合料。

OGFC 混合料和環氧瀝青混合料在經過一小時的磨耗后，抗滑值迅速下降到最終的抗滑值51附近，并上下波動，其下降速率明顯大于采用改性瀝青的AC 和SMA 瀝青混合料，分析其原因，在該試驗條件下，經過一小時磨耗OGFC 混合料表面構造迅速減小，環氧瀝青混合料表面油膜厚度減小，造成其摩擦系數減小。

4 結語

采用改性瀝青的AC 和SMA 瀝青混合料的抗滑性能相差不大，其摩擦系數衰減相對緩慢，OGFC 和環氧瀝青混合料摩擦系數衰減相對比較快，當第16 h 時，四種混合料的摩擦系數均下降到51 附近，達到穩定狀態。

本研究所提出的基于“橫向分布式車轍儀”瀝青混凝土抗滑性能試驗方法，是對實際通車情況下瀝青路面表面摩擦系數衰減的模擬，對今后瀝青路面摩擦系數的測定以及抗滑性能衰減規律的研究有一定借鑒作用。