公路工程瀝青路面抗滑性能檢測方法及應(yīng)用分析

摘要 該文系統(tǒng)研究了瀝青路面抗滑性能檢測方法的影響因素，并基于影響因素研究結(jié)果探討了擺式摩擦儀、動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀、橫向力系數(shù)測試車在公路瀝青路面抗滑性能檢測中的應(yīng)用，研究結(jié)果表明：擺式摩擦儀在0.3 mm左右的水膜厚度下、動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀測試速度在40～80 km/h之間、橫向力系數(shù)測試車在40～70 km/h測試速度下的檢測結(jié)果具有更高的精度。實際檢測過程中，在綜合考慮檢測精度及檢測效率的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用橫向力系數(shù)測試車進(jìn)行路面抗滑性能的檢測。

關(guān)鍵詞 公路工程；瀝青路面；抗滑性能；檢測方法

中圖分類號 U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0079-03

0 引言

瀝青路面因其平整度好、行車舒適、維護(hù)成本低等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于各類公路工程中。然而，隨著車輛行駛速度的提高和交通流量的增加，工程中對瀝青路面的抗滑性能提出了更高的要求。目前，瀝青路面抗滑性能檢測方法較多，每種方法都有其各自的適用范圍，同時，具體方法的應(yīng)用又受到各種因素的影響，因此，深入研究公路工程瀝青路面抗滑性能檢測方法的影響因素，并探討其在實際應(yīng)用中的效果，對于提高檢測結(jié)果的精度、確保瀝青路面施工質(zhì)量具有重要意義?；诖?，該文將從多個角度出發(fā)，系統(tǒng)分析影響瀝青路面抗滑性能的各種因素，并結(jié)合具體檢測方法的應(yīng)用案例，探討其在實際工程中的應(yīng)用效果和優(yōu)化策略。

1 瀝青路面抗滑性能檢測方法與評價指標(biāo)

路面抗滑性能是指路面在車輛行駛過程中，特別是在制動、加速或轉(zhuǎn)彎時，能夠提供抵抗車輛輪胎滑動的摩擦阻力能力。這種能力以抗滑系數(shù)（或稱為摩擦系數(shù)、附著系數(shù)）為評價指標(biāo)，反映了路面與輪胎之間的摩擦特性。以往研究表明，路面抗滑性能應(yīng)以抗滑擺值、橫向力系數(shù)及構(gòu)造深度等指標(biāo)作為評價依據(jù)。目前對于路面抗滑性能的檢測主要分為摩擦系數(shù)檢測和路表紋理測試[1]。

1.1 路面摩擦系數(shù)檢測

路面摩擦系數(shù)也稱為路面附著系數(shù)或路面摩擦系數(shù)，是描述輪胎與路面之間摩擦性能的重要參數(shù)。它表征了車輛在路面上行駛時，因路面摩擦作用所產(chǎn)生的阻力與輪胎對路面垂直載荷之間的比值。摩擦系數(shù)分為單點測試和長距離連續(xù)測試，其中單點測試主要包括擺式摩擦儀、動態(tài)摩擦系數(shù)儀，長距離連續(xù)測試主要包括單輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)與雙輪式橫向力系數(shù)測試系統(tǒng)。

1.1.1 單點測試

（1）擺式摩擦儀

擺式摩擦儀是一種利用物理原理來檢測路面抗滑性能的儀器。其核心在于通過動能的消耗來評估路面的摩擦特性。擺式儀擺錘在初始位置時具有一定的重力勢能，當(dāng)擺錘被釋放后，擺錘所具有的重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能，使得擺錘速度逐漸增大。當(dāng)擺錘下落至一定高度時，其底部安裝的橡膠滑塊會與待測點路面發(fā)生接觸。在擺錘與路面接觸并滑行的過程中，由于路面與橡膠滑塊之間的摩擦作用，使得擺錘逐漸失去部分動能，最終測得的擺值可用于表征路面的微觀構(gòu)造。

（2）動態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)儀

動態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)儀的檢測原理是基于物理學(xué)中的摩擦力原理，即兩物體接觸并發(fā)生相對運(yùn)動時所產(chǎn)生的阻力。檢測過程中，測試儀轉(zhuǎn)盤加速到一定轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)盤下方的橡膠滑塊會與測試表面相接觸，在摩擦力的作用下，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速逐漸降低，此時測試儀能夠檢測出橡膠滑塊所產(chǎn)生的力矩，最終根據(jù)力矩測試值與滑塊的荷載可計算出摩擦系數(shù)。動態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)儀的檢測結(jié)果反映了摩擦系數(shù)與速度之間的關(guān)系，重復(fù)檢測時誤差較小，與擺式儀相比，動態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)儀的測試結(jié)果更為穩(wěn)定。

1.1.2 長距離連續(xù)測試

橫向力與試驗輪所承受的豎向荷載之比為橫向力系數(shù)，在進(jìn)行橫向力系數(shù)測試時，應(yīng)將試驗輪與行車方向設(shè)定成一定的角度，然后，將測試設(shè)備放置在待測路面上，當(dāng)以一定速度在潮濕路面上行駛時，試驗輪會受到側(cè)向的摩擦力，最后根據(jù)力值結(jié)果可計算出橫向力系數(shù)。

1.2 路面紋理測試

路面紋理測試分為直接測試法和間接測試法，其中直接測試法包括激光構(gòu)造深度儀及數(shù)字圖像法，間接測試法包括手工鋪砂法和電動鋪砂法。

1.2.1 直接測試法

（1）激光構(gòu)造深度儀

激光構(gòu)造深度儀是通過激光傳感器發(fā)射激光束并接收其反射回來的信號，根據(jù)激光束的往返時間差或角度變化來計算路面不同位置的深度信息。當(dāng)激光束照射到路面上時，由于路面材料顆粒的凹凸不平，激光束的反射路徑會發(fā)生改變，通過測量這些變化能夠精確獲取路面的構(gòu)造深度數(shù)據(jù)[2]。

（2）數(shù)字圖像法

數(shù)字圖像法是使用高分辨率相機(jī)或圖像采集設(shè)備來拍攝路面的數(shù)字圖像，見圖1所示，然后將數(shù)字圖像轉(zhuǎn)換為二值圖像，通過計算圖像中黑色或白色區(qū)域的數(shù)量、面積等參數(shù)來定量分析路面的構(gòu)造深度[3]。

1.2.2 間接測試法

采用鋪砂法進(jìn)行路面構(gòu)造深度檢測前，首先應(yīng)將待測區(qū)域清掃干凈，然后將準(zhǔn)備好的標(biāo)準(zhǔn)砂均勻灑在已清掃區(qū)域，并用推平板推成圓形，最后通過測量圓形直徑來計算路面構(gòu)造深度[4]，見圖2所示。

2 瀝青路面抗滑性能檢測方法影響因素研究

2.1 擺式摩擦法影響因素研究

采用擺式摩擦儀進(jìn)行路面抗滑性能檢測時，規(guī)范中只要求檢測前對待測路面進(jìn)行濕潤，并未對灑水量做出明確規(guī)定，因而該文研究不同灑水量對擺值檢測結(jié)果的影響，為了更直觀地看出路面濕潤程度對擺值的影響，該文通過改變水膜厚度來表征路面濕潤程度，其中水膜厚度與用水量之間存在下式關(guān)系。

式中，H——水膜厚度（cm），V——用水量（mL），20×15 cm為測試時所劃定的區(qū)域，最終該研究中設(shè)置的水膜厚度為0 mm（干燥）、0.1 mm、0.3 mm、0.5 mm、1 mm、＞1 mm。

該文選取AC-13與SMA-13路面結(jié)構(gòu)，同時為了避免試驗過程中偶然誤差的出現(xiàn)，每種水膜厚度進(jìn)行5次擺值測試，并取5次測試結(jié)果的平均值作為最終擺值，具體檢測結(jié)果見表1所示。

（1）從上表中可以看出，隨著水膜厚度的增加，兩種路面結(jié)構(gòu)下擺值檢測結(jié)果呈現(xiàn)降低趨勢，水膜厚度從0變?yōu)?.1 mm時，擺值降低幅度最為明顯，AC-13路面結(jié)構(gòu)擺值下降了14.3%，SMA-13路面結(jié)構(gòu)擺值下降了10.9%。

（2）AC-13路面結(jié)構(gòu)中，水膜厚度增加至0.5 mm后，擺值逐漸趨于穩(wěn)定，SMA-13路面結(jié)構(gòu)中，水膜厚度增加至1.0 mm后，隨著水膜厚度的增加，擺值逐漸趨于穩(wěn)定，此時水膜厚度已不再是影響擺值檢測結(jié)果的主要因素；而兩種路面結(jié)構(gòu)下的擺值隨水膜厚度的變化呈現(xiàn)出不同的變化趨勢，究其原因是SMA-13路面構(gòu)造深度越大，檢測過程中為使擺值達(dá)到穩(wěn)定值，所需耗費(fèi)的水量也越大[5]。

（3）由于路面干濕程度對擺值檢測結(jié)果影響較大，建議后續(xù)檢測時應(yīng)將水膜厚度控制在0.3 mm左右。

2.2 動態(tài)摩擦系數(shù)測試影響因素研究

擺式摩擦儀所檢結(jié)果為低速下的靜摩擦系數(shù)，而動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀能夠測得0～80 km/h的路面摩擦系數(shù)，因而，該文研究不同測試速度對DF測值的影響，具體檢測結(jié)果見圖3所示。

從上圖中可以看出，兩種路面結(jié)構(gòu)下，隨著測試速度的增加，動態(tài)摩擦系數(shù)逐漸降低，測試速度從0增加至40 km/h時，動態(tài)摩擦系數(shù)下降速度最快，其中AC-13路面動態(tài)摩擦系數(shù)下降了0.10，SMA-13路面動態(tài)摩擦系數(shù)下降了0.04，40～60 km/h時動態(tài)摩擦系數(shù)下降速度較慢，60 km/h后動態(tài)摩擦系數(shù)逐漸趨于穩(wěn)定，因此，采用DF儀進(jìn)行抗滑性能檢測時，為了提升檢測結(jié)果的精度，建議將測試速度控制在40～80 km/h之間。

2.3 橫向力系數(shù)測試影響因素研究

為探究不同速度對橫向力系數(shù)檢測結(jié)果的影響，該文選取B1、B2、B3、B4共4個路段，在40、50、60、70 km/h速度下分別進(jìn)行測試，具體檢測結(jié)果見表2所示，不同測試速度下SFC結(jié)果見圖4所示。

將上圖中的4組數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，最終得到擬合曲線斜率均值為0.24，與規(guī)范中的0.22相差不大，表明在40～70 km/h測試速度下的檢測結(jié)果具有較高的可靠性。

3 公路工程瀝青路面抗滑性能檢測方法的應(yīng)用

為探究不同檢測方法在瀝青路面抗滑性能檢測中的應(yīng)用，該文依托某公路工程，探討擺式摩擦儀、DF測試儀及橫向力系數(shù)測試車在路面抗滑性能檢測中的應(yīng)用，檢測過程中以1 000 m作為一個基本單位進(jìn)行檢測數(shù)據(jù)的計算，其中擺式摩擦儀檢測時路面水膜厚度控制在0.3 mm

左右，DF儀檢測時閥門控制在1/2～3/4 處，檢測速度控制在50 km/h左右，采用橫向力系數(shù)測試車檢測時，測試速度控制在50 km/h左右，具體檢測結(jié)果見表3所示[6]。

從上表中可以看出，K2+340～K4+340段的擺值、橫向力系數(shù)與動態(tài)摩擦系數(shù)均大于K4+340～K6+340段，表明采用擺式摩擦儀、橫向力系數(shù)測試車及DF儀檢測時，其檢測結(jié)果具有相同的變化規(guī)律，考慮到橫向力系數(shù)測試車在提高檢測效率上具有顯著的優(yōu)勢，因而實際檢測過程中，在綜合考慮檢測精度及檢測效率的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用橫向力系數(shù)測試車進(jìn)行路面抗滑性能的檢測。

4 結(jié)語

綜上所述，該文通過對公路工程瀝青路面抗滑性能檢測方法及其應(yīng)用進(jìn)行研究，得出如下結(jié)論：

（1）公路瀝青路面抗滑性能檢測方法較多，實際檢測時，應(yīng)根據(jù)工程特點及檢測方法的適用范圍進(jìn)行合理選用。

（2）采用擺式摩擦儀進(jìn)行檢測時，應(yīng)將水膜厚度控制在0.3 mm左右。

（3）采用動態(tài)摩擦系數(shù)測試儀進(jìn)行檢測時，測試速度在40～80 km/h之間的檢測結(jié)果具有更高的可靠性。

（4）采用橫向力系數(shù)測試車進(jìn)行檢測時，測試速度在40～70 km/h之間的檢測結(jié)果具有更高的精度。

（5）實際檢測過程中，在綜合考慮檢測精度及檢測效率的前提下，應(yīng)優(yōu)先選用橫向力系數(shù)測試車進(jìn)行路面抗滑性能的檢測。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-08-15

作者簡介：錢釗棟（1984—）男，本科，工程師，研究方向：監(jiān)理檢測。