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关于沥青路面抗滑性能的研究

   中图分类号U416.217
  目前,沥青路面在我国高级公路的应用十分广泛,这种路面具有较高的强度、安全性和稳定性。沥青路面的抗滑性能是保证行车安全的关键,本文从路面行车舒适、安全的角度考虑,从沥青路面抗滑性能的影响因素、有效的检测技术及抗滑性能的处治方面的进行研究,对于提高路面的抗滑性能具有一定指导作用。
  关键词抗滑性能;影响因素;检测点;处治
  1 前言
  随着公路建设的发展,道路建设工程也越来越多,对其求也越来越高。在我国高级公路中,沥青路面的应用十分广泛。在现代高速行车的条件下,不仅对路面的平整度提出了较高求,同时对路面的抗滑性能也提出了更高的求,以保证高速行驶车辆的舒适性和安全性。路面的抗滑性能必将成为评定路面质量重指标之一,那么影响沥青路面抗滑性能的因素都有那些呢?如何对沥青路面抗滑性能检测和处治呢?本文将对这一问题进行研究。
  2 影响沥青路面抗滑性能的因素
  通过对试验检测数据和国外资料的分析研究发现,对路面抗滑性能有显著影响的因素除车辆本身外,主有路面表面特性、路面自然状况、行车速度和路面上的污垢四个方面。
  2.1 路面表面特性
  路面表面特性包括路面表面细构造和粗构造两个方面,二者都是由矿料的性质和级配决定的。
  细构造是指集料表面粗糙度,车辆在时速30km/h~50km/h以下时,细构造对路表抗滑性起决定作用。集料随着车辆的反复磨耗逐渐被磨光,路面的抗滑性能随之下降,因此通常采用石料磨光值(PSV)来表征集料抗磨光的性能。
  粗构造是指路表外露集料间形成的构造,在车辆高速行驶时粗构造对路表抗滑性能起主作用。在路面有水时,粗构造使车轮下的路表水迅速排除,可以避免形成减小摩擦系数的水膜,从而起到抗滑的作用。粗构造由路面构造深度表征。
  由上述可知,大交通量公路的表面层矿料宜选用磨光值小的矿物集料,路面集料的级配宜选用粗颗粒含量较多的级配类型。当粗集料间形成稳定的骨架嵌挤结构时,表面粗糙可以有效地增强路面的抗滑性能。
  2.2 路面的自然状况
  在潮湿状态下,沥青路面抗滑性能降低,主是由于水分在路表面形成水膜,阻隔了轮胎与路面间接触,车轮完全处于由水支持的状态,摩擦系数急剧降低,从而造成车轮打滑。此外,路面的温度对摩擦系数也有一定的影响。研究表明,干燥路面在温度低时,温度每增加1℃,摩擦系数约下降0.01,这种倾向随温度上升而减小,到40℃左右,温度变化对摩擦系数几乎不再有影响。而对于潮湿路面,温度上升到50℃左右时,温度变化对摩擦系数才会没有影响。
  2.3 行车速度
  随着车速的增加,轮胎与路面的附着状态会发生变化,路面的抗滑性能将明显降低。这说明在低速行驶状态下测定的摩擦系数并不能代表车速较高时的摩擦系数值。也就是说由于惯性的影响,车速越高,对路面抗滑性能的求也就越高,因此应严格的控制车辆的行驶速度。
  2.4 路面上的污垢
  路面的滑溜在很多情况下是由于路面上的污垢层被雨水浸湿而引起的。路面上的污垢有多种,如车轮带入路面的泥土、积累的尘土、轮胎磨损的粉末以及油污等。在降雨初期,这些污垢会形成滑溜薄膜,导致路面抗滑性能大幅度下降,严重时甚至会造成交通事故。
  3 沥青路面抗滑性能的检测
  采用MU-METERMK6仪器即JTGE60-2008公路路基路面现场测试规程中T0967-2008双轮式横向力系数测试系统测定路面摩擦系数试验方法,在2008年、2009年和2011年对某高速公路行车道路面抗滑性能的SFC进行连续检测,以1000m为单位计算代表值并汇总,SFC代表值的计算公式如下
   (1)
  其中, SFC代表值;SFC为SFC平均值;S为标准差;n为数据个数;ta为t分布表中随点数和保证率(或置信度)而变化的系数。
  根据JTGH20-2007公路技术状况评定标准并参考JTJ073.2-2001公路沥青路面养护技术规范,对高速公路路面抗滑性能指数SRI(Skidding Resistance Index)进行评价,SRI的计算公式如下
   (2)
  其中,SFC为横向力系数(Side-way Force Coefficient);SRImin为标定参数,采用35.0;a0为模型参数,采用28.6;a1为模型参数,采用-0.105。
  2008年,2009年和2011年所检测的高速路面抗滑性能指数(SRI)结果见图1(图中上行方向指桩号递增方向)和图2(图中下行方向指桩号递减方向)。
  
  图1 2008 年、2009年和2011年路面抗滑性能指数SRI(上行方向)
  从图1和图2的检测结果中我们可以得出如下结论
  
  图2 2008 年、2009年和2011年路面抗滑性能指数SRI(下行方向)
  1)2008年,2009年,2011年的路面抗滑性能呈明显的下降趋势;
  2)2008年,2009年,2011年的路面抗滑性能的离散性逐年增大,且趋势明显。这表明路面抗滑性能下降的稳定性正在变差,这往往是路面抗滑性能急剧下降的先兆;
  3)2011年路面的整体抗滑水平下降明显,局部段落已达到次差水平,应尽快采取罩面等措施改善路面抗滑性能,保证行车的安全性。
  4 处治沥青路面抗滑性能应注意的问题
  路面抗滑性能直接影响行车安全,因为行车速度快应该尤其重视路面抗滑性能的变化。根据公路目前的状态,对于抗滑性能的专项处治,在考虑路面整体抗滑性指标的同时,还应特别重视如下两方面的情况1)由于渠化交通日益严重,沿轮迹方向的抗滑性与横向抗滑性可能存在较大差异;2)车辙严重位置,路表积水,这将造成路面局部抗滑性能的大幅降低。
  在养护中,针对路面抗滑性能的养护应注意如下问题1)针对恢复路面抗滑性能的养护工作应及时、迅速,应遵循“特事特办”的原则,一旦发现,立即处理,确保行车的安全;2)在制定路面养护计划时,应综合路面破损、路面行驶质量和路面车辙的具体情况,制定专项治理对策。
  根据JTGH10-2009公路养护技术规范的规定,抗滑性能不足的路段(SFC<40路段)和SRI<80的路段应采取加铺罩面层等措施提高路表面的抗滑能力。故SRI指标以80为控制标准,当路段抗滑性能的SRI指标低于80时即应采取相应的抗滑性能专项处治措施。
  5 结语
  总之,沥青路面的抗滑性能是实现路面安全、舒适、高速行驶的关键,特别是在南方多雨地区,在重交通的情况下,重载车辆一旦发生事故往往就是较大的事故,带来巨大的社会经济损失的同时也易造成人民的生命安全受到极大的危险。因此,道路建设和养护者应该给予足够的重视,并探索出有效的技术措施,不断提高沥青路面的抗滑性能。
  参考文献
  1 赵战利;沥青路面抗滑表层研究D;长安大学;2002年
  2 张勇; 沥青路面抗滑表层级配优化研究D;吉林大学;2007年
  注文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。