瀝青路面抗滑性能的優(yōu)化措施分析

摘要 公路服役期間，受行車荷載、車輪摩擦、環(huán)境作用等多方面因素影響，導致路面抗滑性能衰減，對路面行車安全性造成不良影響。為保障路面行駛安全性，在公路設計、建造、運營階段，均需要采取必要的措施，提升和保持路面必需的抗滑性能?；诖?，文章主要對瀝青路面抗滑性能進行研究，從路面混合料設計視角出發(fā)，分析了提高路面抗滑性能的常見措施，并針對原材料的選擇、混合料級配類型的優(yōu)選、分異型礦料處治三個方面，從事前控制的視角，提出更具實踐性的改善措施，以期從源頭保證路面的抗滑路用性能。

關鍵詞 高速公路;瀝青路面;混合料抗滑設計;分異型礦料

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）11-0088-03

引言

路面抗滑性能在交通安全中的作用顯而易見，但如何建造、保持具有良好抗滑性能的優(yōu)質(zhì)路面是對道路建設過程中提出的一項亟待解決的要求。高速公路一旦發(fā)生交通事故，會嚴重影響駕乘人員人身和財產(chǎn)安全，尤其是降水、降雪等惡劣天氣狀況下，受降雨、降雪影響，路面抗滑性能進一步降低，對路面行車安全性提出更高的要求[1]。因此文章研究瀝青路面抗滑性能的優(yōu)化措施，具有十分重要的工程實踐意義。

1 提高路面抗滑性能的常見措施

（1）薄層瀝青混凝土：薄層瀝青混凝土屬于間斷級配，根據(jù)公路等級、服役環(huán)境等差異，攤鋪厚度一般在1.5～2.5 cm，空隙率在6%～12%。因薄層瀝青混凝土具有優(yōu)良的抗滑性能，且具備良好的耐久性，是當前應用最為廣泛的一種抗滑表層結構方案。

（2）瀝青瑪蹄脂碎石：瀝青瑪蹄脂碎石屬于骨架密實型級配，混合料攤鋪壓實后，粗集料相互嵌合，使面層結構具有較強的內(nèi)摩阻力，同時受瀝青膠結材料作用影響，具備優(yōu)異的內(nèi)聚力，從而使路面具備優(yōu)異的耐磨性和耐老化性。

（3）開級配磨耗層：開級配磨耗層空隙率可達18%～25%，由于路面結構空隙率較大，使路面具有優(yōu)異的透水性，可有效減少路面積水，但受制于其結構特性，抗滑性能難以有效保持。

（4）微表處：該技術最初應用于稀漿封層，但與之不同的在于該技術使用粗骨料級配替代了I型級配類型，以改善路面抗滑性能，當前主要用于路面結構層病害治理，以提高路面行車性能。

（5）路表碎石瀝青封層：該技術多用于路表缺陷恢復，采用路表噴灑改性瀝青結合料和礦料改善路面性能，該技術操作簡單，噴灑完成后，無需二次處理，在路面車流碾壓下自然成形即可。

無論是在新建階段還是在養(yǎng)護維修階段，路面抗滑結構層修筑應用都離不開設計階段的準備工作。基于此，該文章分析的目的是混合料在設計階段就考慮后期道路運營期間的路用指標情況。

2 瀝青路面混合料的優(yōu)化設計

2.1 瀝青路面聚合物原料的選優(yōu)方案

（1）現(xiàn)選擇抗磨性能從低到高的三種材質(zhì)的集料制備瀝青混合料試件，分別是石灰?guī)r、玄武巖和鋼渣。并以SMA-13級配為例，經(jīng)試驗統(tǒng)計分析，給出打磨4 h后三種不同材質(zhì)集料制備的瀝青混合料的抗滑性能變化情況，見圖1。

隨礦料材質(zhì)變化情況

（2）從圖1可知：1）三種材質(zhì)的擺值BPN指標總體差異較小，其中玄武巖和鋼渣差異最大為4.5%;2）三種礦料材質(zhì)之間的動摩擦系數(shù)DF60指標變化幅度較大，其中石灰?guī)r和鋼渣變化幅度高達22.8%。

（3）從圖1可知：1）低速條件的BPN指標，基本不會受到材質(zhì)抗磨性能的影響;2）高速條件的DF60指標，會較大幅度地受材料抗磨性能的影響。

基于上述分析可知，采用抗磨性能更好的礦料，提高集料的磨光值和磨耗值，有助于增加瀝青混合料高速行車條件下的動摩擦系數(shù)。因此，為較好地保持瀝青路面抗滑性能，礦料應盡量選用抗磨性能更好的。

2.2 瀝青路面聚合物級配擇優(yōu)選型

瀝青路面聚合物級配類別差異，會直接造成路面結構不同，對路面抗滑性能造成影響。該文分析AC-13（懸浮密實型級配）、SMA-13（骨架密實型級配）、OGFC-13（骨架空隙級配）三種級配類型的混合料。

（1）以石灰?guī)r材質(zhì)為例，經(jīng)試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，給出打磨4 h后三種集料類型瀝青混合料的抗滑性能變化情況，見圖2。

隨級配類型的變化情況

（2）由圖2可知：AC-13級配類型混合料抗磨性能最差，SMA-13適中，OGFC-13最優(yōu)。

（3）由圖2可知：瀝青混合料級配類型對BPN和DF60均有較大影響，其中OGFC-130級配類型的混合料BPN比AC-13混合料高8.5%，DF60比AC-13混合料高18.6%，表明通過控制骨架結構可顯著提高路面抗滑性能。

綜上分析，骨架空隙結構抗滑性能最為優(yōu)異，但考慮到該型結構中集料間接觸面積較少，在車輛荷載作用下，接觸點產(chǎn)生應力較為集中，會加速抗滑性能的衰變，而骨架密實結構由于結構密實，具備良好的抗滑性能衰減抑制能力，同時兼具優(yōu)異的紋理形貌構造，應作為優(yōu)先考慮的級配類型。

3 分異型礦料對瀝青混合料抗滑性能的影響

單一材質(zhì)的瀝青混合料鋪筑的公路，在服役期間受車輛荷載、道路服役環(huán)境等多種因素影響，路面抗滑性能會不可避免地出現(xiàn)衰減，會增加公路行車安全隱患發(fā)生風險[2]。為克服這一問題，該文提出了分異型瀝青混合料的概念。

3.1 分異型礦料對抗滑性能的影響

選用玄武巖材質(zhì)礦料的SMA-13級配類型混合料進行分異處理的試驗分析：

（1）該次分異配比為30%，即將SMA-13級配類型混合料中玄武巖集料，替換部分為抗磨性能較差的石灰?guī)r;將分異處理后的混合料在加速磨耗儀上打磨62 h，對比分析分異處理前后的混合料抗滑性能變化。D41E497D-D11C-49CB-A865-CCC9F5409D0A

（2）圖3給出了SMA-13骨架密實型混合料分異前后，抗滑性能指標值的變化趨勢。圖例“SMA-13（H）-30%”中“H”表示混合料經(jīng)過分異處理，“30%”表示混合料中另一種較差的分異礦料所占配比。

（3）從圖3可以看出，經(jīng)分異處理后的混合料在打磨30 h時，抗滑性能出現(xiàn)較大波動現(xiàn)象，表明通過分異處理的方式，能持續(xù)改善抗滑性能。

（以SMA-13級配類型混合料為例）

分析可知，由于集料之間抗磨性能存在差異，導致不同集料磨損速率差異。在磨損初始階段，輪胎作用力均勻作用于所有集料表面，此時由于軟質(zhì)集料磨損較快，混合料表面形貌可得到較好保持，進而保證路面具有較好抗滑性能[3]。此后由于軟質(zhì)集料磨損，車輛輪胎摩擦主要作用于硬質(zhì)集料表面，對硬質(zhì)集料磨損較為嚴重。待硬質(zhì)集料磨損到一定程度，又會重新回到類似初始階段的磨損過程，如此反復，造成分異后SMA-13混合料抗滑性能出現(xiàn)波動的現(xiàn)象。

3.2 混合料中礦料不同分異比例處治對抗滑性能的影響

以玄武巖材質(zhì)礦料的SMA-13級配類型混合料為基準，以石灰?guī)r礦料為分異組合添加材料，研究了0、10%、30%、50%分異配比下的混合料抗磨性能變化。

（1）在加速磨耗儀上加速打磨到62 h，測試加速打磨62 h條件下抗滑性能的變化情況，見圖4。

抗滑性能的影響

（2）為了定量分析這些變化的具體情況，平均衰變速率指標ADR和平均波動幅度AAF，經(jīng)試驗和統(tǒng)計分析回歸模型計算，結果見表1。

（3）由圖4、表1可知：1）BPN、DF60指標及平均波動幅度AAF值，均隨分異配比值增加而增加;2）當H-10%（分異配比值為10%）時，平均衰變速率指標ADR值略有增加，但增值較小;3）當H-30%時，BPN指標的ADR值降幅為7.2%，DF60指標的ADR值降幅達17.8%;4）當H-50%時，BPN和DF60指標的ADR值明顯增加，表明混合料抗滑性能衰減速率明顯增加。

4 結論

該文在研究了提高路面抗滑性能的常見措施的基礎上，通過試驗分析的方式，重點研究了不同礦料種類、不同級配類型、分異型礦料不同配比下的礦料對瀝青混合料抗滑性能的影響，結論如下：

（1）通過對不同礦料種類混合料進行試驗，發(fā)現(xiàn)礦料耐磨性能可對混合料動摩擦系數(shù)DF60產(chǎn)生較大影響;因此可采用抗磨性能更好的礦料，提高集料的磨光值和磨耗值，以提升路面抗滑性能。

（2）通過對不同級配類型的瀝青混合料進行試驗，發(fā)現(xiàn)骨架型級配有助于提高混合料的抗滑性能，但受制于其結構特性，該結構抗滑性能衰變較快，難以有效保持。而骨架密實結構由于結構密實，具備良好的抗滑性能衰減抑制能力，而且該級配類型路面紋理構造優(yōu)良，應作為優(yōu)先考慮的級配類型。

（3）通過對分異化處理后的混合料進行試驗，采用提升分異配比值的方式，有利于路表新的紋理形貌構造的形成。但軟質(zhì)集料過多，會顯著增加抗滑性能衰減速率。因此應根據(jù)原始集料、分異組合添加的材料抗磨性能差異，合理設計配比值。該試驗分異型礦料按30%取值，可使路面抗滑性能得到較好保持。

參考文獻

[1]黃偉. 濕熱環(huán)境下超薄磨耗層配比設計及抗滑性能研究[J]. 公路與汽運， 2021（1）： 87-90.

[2]植豪文. 基于級配設計的瀝青路面抗滑性能影響因素研究[J]. 公路與汽運， 2017（3）： 73-75+79.

[3]亞森·肉孜， 陳光亮. 環(huán)保安全型瀝青路面的抗滑性能分析[J]. 公路與汽運， 2015（4）： 107-109.

收稿日期：2022-03-14

作者簡介：陳光寅（1981—），男，本科，助理工程師，研究方向：路面工程施工。D41E497D-D11C-49CB-A865-CCC9F5409D0A