張磊

摘要 抗滑性能是路面行駛質(zhì)量的主要檢測(cè)項(xiàng)目之一，路面抗滑性能的優(yōu)劣與行車舒適性、安全性密切相關(guān)。在我國現(xiàn)行路面性能檢測(cè)中，對(duì)于路面抗滑性能檢測(cè)方法有很多。文章在全面了解瀝青路面抗滑性能機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析了抗滑性能的主要影響因素，并詳細(xì)闡述了常用的幾種檢測(cè)方法，最后結(jié)合具體工程案例，對(duì)構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、橫向力系數(shù)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了分析與探討，以期進(jìn)一步提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，科學(xué)評(píng)估路面的真實(shí)抗滑狀況，制定有針對(duì)性的路面養(yǎng)護(hù)方案，保障道路行車安全。

關(guān)鍵詞 瀝青路面;抗滑性能;檢測(cè)方法;影響因素

中圖分類號(hào) U416.217 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）07-0121-03

0 引言

伴隨我國交通運(yùn)輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，瀝青路面作為高等級(jí)公路的主要路面形式，由于其行車舒適、噪聲小、便于養(yǎng)護(hù)等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛應(yīng)用。然而，在車輛荷載和自然環(huán)境的長期影響下，瀝青路面的路表磨損越來越嚴(yán)重，導(dǎo)致路面構(gòu)造深度不斷下降，抗滑性能備受影響，影響行車舒適性和安全性[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，大量數(shù)據(jù)表明路面抗滑性能下降是引發(fā)道路交通事故的主要原因之一。我國公路路面設(shè)計(jì)使用壽命在10～15年之間，在多重因素作用下，瀝青路面在通車2～3年便會(huì)出現(xiàn)不同程度的早期病害，進(jìn)而影響路面使用性能。作為路面養(yǎng)護(hù)管理的重要指標(biāo)，抗滑性能對(duì)于路況調(diào)查和路面質(zhì)量驗(yàn)收至關(guān)重要[2]。因此，開展瀝青路面抗滑性能檢測(cè)方法研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 瀝青路面抗滑性能機(jī)理

路面摩擦力是指車輛輪胎和路表之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)生成的阻力，主要由輪胎滾動(dòng)及從路表滑過形成。根據(jù)固體摩擦理論分析，瀝青路面抗滑性能機(jī)理所包含的作用如下：

1.1 分子力作用

汽車行駛過程中，汽車輪胎和路面之間將會(huì)產(chǎn)生分子力，即范德華力。分子力的出現(xiàn)可以為路面提供摩擦力，胎面間接觸面積、輪胎和路面材料類型等因素都會(huì)影響分子力大小[3]。

1.2 胎面間黏著作用

汽車輪胎和路面接觸后，便會(huì)形成胎面間的黏著作用，據(jù)相關(guān)研究表明，黏附摩擦、滯后摩擦是構(gòu)成輪胎橡膠和路面摩擦力的主要成分，黏著力是界面剪切強(qiáng)度和接觸面積的函數(shù)。

1.3 胎面橡膠彈性變形

作為一種黏彈性材料，橡膠材料是輪胎的主要材料。當(dāng)輪胎與地面接觸之后，由于路面宏觀構(gòu)造的影響，輪胎很容易出現(xiàn)體積變形。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，輪胎在壓縮狀態(tài)下，應(yīng)力分布使形變性能存儲(chǔ)于橡膠內(nèi)部，一旦輪胎處于松弛狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生一定能量損失，進(jìn)而產(chǎn)生阻滯力，進(jìn)而出現(xiàn)胎面橡膠彈性變形。

1.4 小尺寸微凸體的微切削作用

汽車輪胎和路面接觸后，由于其自身的微凸體，可能在局部位置出現(xiàn)應(yīng)力集中情況。相比橡膠輪胎所承受的斷裂強(qiáng)度，若集中應(yīng)力過大，可能會(huì)出現(xiàn)微切削作用。

2 瀝青路面抗滑性能影響因素

“車、路、環(huán)”是構(gòu)成道路交通系統(tǒng)的三大因素，三者間相互聯(lián)系、相互影響[4]。同樣，路面抗滑性能也受多種因素的影響，具體影響因素如下：

2.1 路面方面

路面構(gòu)造是影響路面抗滑性能的主要因素，比如微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造等，按照現(xiàn)行規(guī)定，可以根據(jù)不同類別進(jìn)行路面波長與振幅范圍的確定。

（1）微觀構(gòu)造，波長小于0.5 mm，振幅控制在0.1～0.5 mm。微觀構(gòu)造上看，屬于瀝青膠漿和骨料表面的微小構(gòu)造，主要受限于集料表面的性質(zhì)。

（2）宏觀構(gòu)造，波長控制在0.5～50 mm，振幅控制在0.5～20 mm。對(duì)宏觀構(gòu)造起決定作用的因素有粒徑、級(jí)配、集料形狀等。宏觀紋理有助于輪胎和路面之間排水。同時(shí)，與高速行駛下的路面摩擦和潮濕路面的抗滑性能存在密切聯(lián)系，當(dāng)行車速度超過90 km/h的時(shí)候，宏觀構(gòu)造的影響程度將高達(dá)90%。

2.2 車輛方面

（1）車速影響。據(jù)研究表明，汽車行駛速度越快，路面摩擦系數(shù)越低，究其原因在于輪胎和路面接觸面積相關(guān)。車速提升，輪胎和路面的接觸面積將減小，兩者之間的摩擦力也會(huì)下降。特別是下雨濕滑路段，汽車駕駛速度提高，將進(jìn)一步加大動(dòng)水壓力，不容易快速排出路面間的水，在雨水的影響下，將明顯降低路面的抗滑性能。

（2）輪胎類型影響。輪胎花紋、胎紋密度也會(huì)影響路面的抗滑性能[5]。比如，子午線的胎紋密度相對(duì)較大，滾動(dòng)形變小，采取的是橫向花紋，此類輪胎類型具有較好的縱向抗滑性能。此外，路面干燥程度也會(huì)產(chǎn)生一定影響。比如，路面較為干燥的情況下，胎紋密度較大，輪胎和路面的接觸面積多，從而增大路面抗滑性能。

（3）交通量影響。伴隨交通量的不斷增加，瀝青路面的表層瀝青膜磨損會(huì)越來越嚴(yán)重，集料表層紋理也會(huì)越來越淡，進(jìn)而減小車輛和輪胎的接觸面積，降低路面摩擦力。

2.3 環(huán)境方面

在環(huán)境因素方面，溫度、水、路面污染都會(huì)影響路面的抗滑性能。第一，對(duì)于瀝青路面抗滑性能來講，溫度不同，影響大小不同。隨著溫度的增長，瀝青路面的抗滑性能會(huì)隨之下降。第二，雨水、雪等作用于路面，在汽車高速行駛過程中，車輛輪胎和路面之間的水很難快速排除，這種情況下，輪胎和路面之間的接觸面將大大減小，甚至?xí)a(chǎn)生水漂現(xiàn)象，大幅降低路面摩擦力。第三，泥土、油污等路面常見污染物同樣會(huì)影響路面的抗滑性能。一旦存在路面污染問題，將減小胎面間的接觸面積，進(jìn)而降低摩擦系數(shù)，污染問題越嚴(yán)重，則路面抗滑性能越差。

3 瀝青路面抗滑性能檢測(cè)主要方法

目前，在瀝青路面抗滑性能檢測(cè)當(dāng)中，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括：構(gòu)造深度、橫向力系數(shù)與抗滑擺值。因此，根據(jù)檢測(cè)原理進(jìn)行分析，常用的檢測(cè)方法如圖1所示。

3.1 橫向力系數(shù)檢測(cè)

汽車駕駛過程中，受很多因素的影響，比如路拱、橫坡等。制動(dòng)之后，汽車車輪不同，制動(dòng)力也略有不同，這種情況下，極易產(chǎn)生車輪橫向傾斜現(xiàn)象。為了全面、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)車輛的運(yùn)行狀態(tài)，需要測(cè)量車輛橫向位移所生成的阻力，以便計(jì)算瀝青路面相對(duì)應(yīng)的摩擦系數(shù)，即路面橫向力系數(shù)。在瀝青路面橫向力系數(shù)測(cè)定當(dāng)中，通常可利用橫向力系數(shù)測(cè)試專用車，通過這種檢測(cè)方法，有利于準(zhǔn)確計(jì)算瀝青路面的縱向摩擦系數(shù)，同時(shí)，也能更精準(zhǔn)地掌握路面的側(cè)向摩擦系數(shù)。

3.2 制動(dòng)距離法檢測(cè)

制動(dòng)距離法是指在汽車質(zhì)量已知的前提下，在濕滑路面上測(cè)定汽車的制動(dòng)距離，隨后通過既定公式計(jì)算路面摩擦系數(shù)[6]。相比其他檢測(cè)法，制動(dòng)距離法存在一定缺陷，比如操作過程中很難達(dá)到車輛完全制動(dòng)，環(huán)境因素影響較大，適用性不足。

3.3 能量損失法檢測(cè)

基于能量守恒定律檢測(cè)瀝青路面抗滑性能的一種檢測(cè)法便是能量損失法。在能量損失法檢測(cè)當(dāng)中，主要采取擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀作為測(cè)定設(shè)備，通過擺錘末端橡膠片產(chǎn)生的功，真實(shí)反映瀝青路面的抗滑性能。該檢測(cè)法便于操作，且具有良好的經(jīng)濟(jì)性。其缺點(diǎn)為人為干擾作用大，極易影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.4 間接測(cè)試法檢測(cè)

瀝青路面抗滑性能檢測(cè)中，可以通過檢測(cè)路面構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)的方式，間接獲取抗滑性能情況。常用檢測(cè)法有兩種：其一，鋪砂法。相比其他檢測(cè)法，鋪砂法操作簡(jiǎn)單、迅速，但人為因素影響較為嚴(yán)重，若是鋪砂厚度不均勻，同樣會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。其二，激光構(gòu)造深度測(cè)定法。激光構(gòu)造深度測(cè)定法是指通過激光掃描的方式，先獲得瀝青路面真實(shí)影像，隨后通過構(gòu)造特點(diǎn)研究與評(píng)價(jià)分析，獲取瀝青路面抗滑能力大小。該檢測(cè)的特別之處在于檢測(cè)精準(zhǔn)度高，且基本上不會(huì)影響道路交通。

4 案例分析

某山區(qū)公路為瀝青路面，路面設(shè)計(jì)寬度為24 m，檢測(cè)路段的起止樁號(hào)為K450+250～K650+450。項(xiàng)目所處地區(qū)年降雨量較大，加上地形地勢(shì)等因素的影響，汽車駕駛當(dāng)中很容易出現(xiàn)交通事故?；诖耍瑳Q定對(duì)瀝青路面抗滑性能進(jìn)行測(cè)定，以保障行車安全。路面抗滑性能檢測(cè)時(shí)，采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)有三種，即構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)與橫向力系數(shù)，所得檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

4.1 構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果

按照現(xiàn)行公路路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，在瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)當(dāng)中，該工程采用了鋪砂法，以此了解瀝青路面抗滑性能[7]。鋪砂法的工藝流程如下：

第一，量砂時(shí)，選取干凈的細(xì)砂，先做曬干、過篩處理，隨后將一定量的砂置于容器內(nèi)，一般不得重復(fù)使用量砂，回收砂需做特殊處理，才能使用。

第二，隨機(jī)對(duì)檢測(cè)段選取測(cè)點(diǎn)，確定測(cè)點(diǎn)準(zhǔn)確位置，同時(shí)將測(cè)點(diǎn)周圍的路面清理干凈。

第三，沿筒通過小鏟將砂注入圓筒，直至注滿，保證砂密實(shí)。待補(bǔ)足砂面后，通過鋼尺整平。

第四，在路面上倒砂，按照“內(nèi)-外”的順序利用底面粘有橡膠片的推平板進(jìn)行攤鋪施工，盡可能將路表空隙內(nèi)填滿砂，并清理干凈表面的浮砂。

第五，利用鋼板尺測(cè)量所構(gòu)成圓的兩個(gè)垂直方向的直徑，計(jì)算平均值。

第六，根據(jù)上述操作流程，在同一位置平行測(cè)定3次以上，確定最終結(jié)果。

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)情況可見，該路段通車運(yùn)營之后，瀝青路面構(gòu)造深度變化不大，呈現(xiàn)出較好的狀態(tài)，且相比規(guī)定要求，所獲取的構(gòu)造深度平均值在0.5 mm以上，可滿足瀝青路面抗滑性能要求。

4.2 抗滑擺值檢測(cè)結(jié)果

按照現(xiàn)行公路路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在瀝青路面抗滑擺值檢測(cè)當(dāng)中，該工程采用了擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定，操作流程如下：

第一，在檢測(cè)路段上選定測(cè)點(diǎn)，并確定相鄰測(cè)點(diǎn)間的距離。

第二，在測(cè)點(diǎn)位置放置檢測(cè)儀器，保證擺動(dòng)方向和行車方向相同，隨后適當(dāng)調(diào)整螺絲，確保水平泡在中間位置。

第三，固定公把手松開，轉(zhuǎn)動(dòng)升降把手提高擺，并保證可以正常擺動(dòng)，隨后將把手再旋緊。先向右擺動(dòng)，開啟釋放開關(guān)，將卡環(huán)放進(jìn)釋放開關(guān)槽，待處于水平釋放位置后，將釋放開關(guān)松開，這個(gè)時(shí)候，指針可向緊靠撥針片方向撥動(dòng)。開啟釋放開關(guān)，向左擺動(dòng)，指針向上運(yùn)動(dòng)，待擺至最高位之后，落下過程中可以通過左手接住擺桿，并將指針為“0”，若無法為“0”，需及時(shí)調(diào)整毛氈圈與螺母，并對(duì)上述操作進(jìn)行重復(fù)進(jìn)行，直到指針為“0”。

第四，清理路面雜物，擺自由下落，標(biāo)定滑動(dòng)長度。

第五，每個(gè)測(cè)點(diǎn)多次測(cè)定，最終讀取平均值。

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果可知，檢測(cè)路段的路面抗滑擺值都可以滿足規(guī)定需要，說明瀝青路面抗滑性能良好。

4.3 橫向力系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

按照現(xiàn)行公路路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在瀝青路面橫向力系數(shù)檢測(cè)當(dāng)中，采用橫向力系數(shù)測(cè)定車進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)要點(diǎn)如下：

第一，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試前，需要充分了解現(xiàn)場(chǎng)的交通情況，在檢測(cè)路段安放警示標(biāo)志，確保設(shè)備運(yùn)行安全。

第二，測(cè)試車就位，開啟測(cè)試車，做好各項(xiàng)開關(guān)的操作。

第三，達(dá)到測(cè)試起點(diǎn)后，操作人員開啟各項(xiàng)開關(guān)，計(jì)算機(jī)便可實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，屏幕上可以真實(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù)，比如速度、距離等，除此之外，還可以輸出SFC值與橫向力系數(shù)圖示圖形。

第四，直至測(cè)試終點(diǎn)，關(guān)閉開關(guān)，停止數(shù)據(jù)采集，提升測(cè)試輪。

第五，檢測(cè)后，獲取各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)可以看出，檢測(cè)路段通車運(yùn)營多年后，瀝青路面仍具有較好的橫向力系數(shù)，進(jìn)而說明瀝青路面的抗滑性能良好。

5 結(jié)束語

目前我國路網(wǎng)基本完善，路面行駛質(zhì)量成為路網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量評(píng)定的重要條件。在路面行駛質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目中最關(guān)鍵的一項(xiàng)便是路面抗滑性能，路面抗滑性能的優(yōu)劣與汽車行駛的舒適性、安全性息息相關(guān)。該文在全面掌握瀝青路面抗滑性能機(jī)理的前提下，從“車、路、環(huán)”三方面詳細(xì)闡述了對(duì)瀝青路面抗滑性能的影響。并結(jié)合當(dāng)前檢測(cè)現(xiàn)狀，分析了幾種常用的抗滑性能檢測(cè)方法，比如橫向力系數(shù)檢測(cè)法、制動(dòng)距離法等，最后結(jié)合具體工程案例，從構(gòu)造深度、抗滑擺值及橫向力系數(shù)試驗(yàn)檢測(cè)進(jìn)行探討，由此得出，檢測(cè)路段通車運(yùn)營多年之后，瀝青路面仍具有良好的抗滑性能，可滿足道路行車安全需求。

參考文獻(xiàn)

[1]王鵬. 對(duì)上海S32高速公路的路面性能檢測(cè)和綜合評(píng)價(jià)[J]. 上海公路， 2019（2）： 28-32.

[2]李鑫， 張定邦， 曹志國， 等. 湖北理工學(xué)院校內(nèi)道路抗滑性能檢測(cè)與評(píng)價(jià)[J]. 湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)， 2018（4）： 44-48.

[3]張子華. 瀝青路面抗滑性能檢測(cè)方法及其適用性[J]. 交通世界， 2018（5）： 25-26.

[4]劉佳. 高速公路隧道路面抗滑性能檢測(cè)分析[J]. 西部交通科技， 2016（9）： 79-82.

[5]傅永強(qiáng). 高速公路隧道路面抗滑性能分析及改善方法比較[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2019（7）： 242-243.

[6]聶勇. 關(guān)于瀝青路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)的探討[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2016（22）：1424.

[7]董祥， 張士萍， 丁小晴， 等. 瀝青混凝土路面的紋理構(gòu)造與抗滑性檢測(cè)方法[J]. 公路， 2011（11）： 14-20.