王海龍，曲笑佳，趙 偉

（煙臺(tái)市牟平區(qū)地方公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)中心，山東煙臺(tái) 264000）

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的日漸發(fā)達(dá)，公路作為我國(guó)交通的基礎(chǔ)實(shí)施，需求量越來(lái)越大。公路種類(lèi)繁多，其中瀝青路面因施工過(guò)程簡(jiǎn)便快捷、養(yǎng)護(hù)方便、行駛噪聲振動(dòng)低等突出優(yōu)勢(shì)被大眾所青睞，現(xiàn)國(guó)內(nèi)大部分高等級(jí)公路為瀝青路面。但隨著通車(chē)年限不斷增加，瀝青路面不斷磨損，其抗滑性能逐漸衰變，直接威脅著行車(chē)安全。針對(duì)瀝青路面抗滑性衰變易引起交通事故，部分公路未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限而因抗滑性不能滿足行車(chē)需要的現(xiàn)狀，本文對(duì)瀝青路面的抗滑性能衰變特點(diǎn)及其影響因素進(jìn)行深入探討，以期增加路面的路面性能和使用壽命，提高車(chē)輛行駛的安全性，具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 瀝青路面的抗滑機(jī)理分析

1.1 路面構(gòu)建特征

瀝青路面的抗滑性能取決于路面的摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度。構(gòu)造深度指的是一定面積的路表面凹凸不平的開(kāi)口孔隙的平均深度，是路面粗糙度的重要指標(biāo)，而摩擦系數(shù)是指路面的粗糙程度，根據(jù)對(duì)路面抗滑性能的影響將路面構(gòu)造深度分為微觀和宏觀構(gòu)造深度[1]，兩者共同承擔(dān)路面和輪胎間的附著力，微觀構(gòu)造還承擔(dān)輪胎與路面之間的摩擦系數(shù)和抗滑橫向力的系數(shù)。

微觀構(gòu)造[2]指的是瀝青路面和車(chē)胎接觸面的集料表層的微小凸起構(gòu)造，其垂直方向的波長(zhǎng)在0.01~0.2mm，水平方向的波長(zhǎng)在0~5mm，集料間的間距越小，微小凸體的劍鋒越尖銳，車(chē)胎與路面之間的附著力就越大，更能夠保證行車(chē)安全。瀝青路面微觀構(gòu)造的尖峰能夠刺穿潮濕路面的水膜，提高輪胎和路面的摩擦力，防止車(chē)輛側(cè)滑。尖峰值是用于評(píng)價(jià)潮濕瀝青路面抗滑性的重要指標(biāo)，最佳的尖峰值一般在0.01~0.1mm。宏觀構(gòu)造[3]指瀝青路面的集料顆粒間的空隙程度及因此而產(chǎn)生的排水性能，垂直波長(zhǎng)0.2~10mm，水平波長(zhǎng)0.5~50mm可直觀的表面紋理，直接反映路面的粗糙程度。瀝青路面的宏觀構(gòu)造可減少道路表面積水，減少水霧形成，提高路面能見(jiàn)度，防止車(chē)輛側(cè)滑等等交通事故[4]。

工程實(shí)踐中，通過(guò)選擇磨光值和沖擊值高、磨耗值低的優(yōu)質(zhì)集料，高水平的施工工藝以及合理路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化瀝青路面的宏觀和微觀構(gòu)造深度，保證路面的抗滑性。

1.2 路面與輪胎的使用環(huán)境

瀝青路面的抗滑性能與路面和輪胎間的摩擦系數(shù)息息相關(guān)，路面與車(chē)輛輪胎的使用環(huán)境會(huì)影響摩擦系數(shù)。我們知道瀝青屬于感溫材料，溫度和瀝青路面的摩擦系數(shù)密切相關(guān)，高溫天氣，車(chē)輛反復(fù)作用于瀝青路面，致使瀝青路面與輪胎之間出現(xiàn)自由瀝青產(chǎn)生泛油病害，容易導(dǎo)致高速行駛的車(chē)輛打滑，嚴(yán)重威脅行車(chē)安全。此外高溫后導(dǎo)致瀝青變軟，輪胎荷載作用下會(huì)被軟化后的瀝青會(huì)填充路面集料的微觀構(gòu)造，微觀構(gòu)造減小，車(chē)輛輪胎與瀝青路面間附著力降低。

路面潮濕積水產(chǎn)生的“水潤(rùn)滑作用”會(huì)降低車(chē)輛輪胎與瀝青路面的摩擦系數(shù)，容易使車(chē)輛行駛過(guò)程中發(fā)生側(cè)滑，誘發(fā)交通事故。而冬季路面積雪或結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致路面紋理被破壞，輪胎與瀝青路面的有效接觸面積大幅度減少，抗滑系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于干燥或潮濕地面，車(chē)輛制動(dòng)或轉(zhuǎn)彎時(shí)容易發(fā)生車(chē)輛側(cè)翻、漂移、制動(dòng)距離增加，嚴(yán)重影響行車(chē)安全。除此之外，路面的污染物如泥土、砂石、尤物等，也會(huì)減少路面和輪胎間的接觸面積，降低摩擦系數(shù)。因此工程實(shí)踐中為增強(qiáng)瀝青路面的抗滑性能，保障行車(chē)安全應(yīng)增加瀝青路面構(gòu)造深度，盡可能改善路面的粗糙程度，增加路面的排水能力。

2 瀝青路面抗滑性能的衰變特點(diǎn)

瀝青路面具備一定的抗滑能力是保證安全行車(chē)的基礎(chǔ)，但隨著時(shí)間的推移，車(chē)輛荷載以及降水、積雪、溫度、污染物等環(huán)境因素、車(chē)輛本身或其他不可控因素的不斷作用下，路面的抗滑指標(biāo)在一段時(shí)期后會(huì)大幅度衰變。瀝青路面抗滑性能的衰變過(guò)程一般歷時(shí)較長(zhǎng)，綜合文獻(xiàn)資料[5-9]，歸納其衰變規(guī)律特點(diǎn)。

2.1 影響因素眾多

瀝青路面在鋪設(shè)完成后暴露于自然環(huán)境中，在車(chē)輛荷載、自然環(huán)境氣候等綜合因素的不斷作用下，抗滑性能不斷衰減，這是多種因素共同作用的復(fù)雜過(guò)程，主要因素為車(chē)輛自身因素、路面本體因素、氣候環(huán)境因素以及其他外界因素等。①路面本體因素包含瀝青路面的瀝青和礦料等原材料、瀝青混合料的級(jí)配、混合料的力學(xué)性能、體積特性及路面所處位置和線性等。②車(chē)輛本體因素包括車(chē)輛的類(lèi)型、車(chē)胎的特性及行車(chē)的速度等，其中車(chē)胎的特性主要是由輪胎的類(lèi)型、胎壓、輪胎紋路以及輪胎胎面的完整度等部分構(gòu)成。③氣候環(huán)境因素主要是指季節(jié)溫度變化和降雨影響。④其他外界因素主要是指積水、冰雪、塵土、油漬污染物等。

2.2 隨時(shí)間變化且歷時(shí)較長(zhǎng)

瀝青路面的抗滑性能的衰變是隨著服役時(shí)間的延續(xù)而不斷變化的長(zhǎng)期過(guò)程，這種衰變是動(dòng)態(tài)的，發(fā)生在路面的整個(gè)服務(wù)周期，室內(nèi)模擬觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi)，瀝青混合料的摩擦系數(shù)的變化趨勢(shì)是先增加后減小，最終均會(huì)趨于平穩(wěn)。這一變化趨勢(shì)主要是由于打磨的初期階段路表面瀝青膜的包裹作用，使得混合料的初期紋理構(gòu)造模糊，致使初期的摩擦系數(shù)較?。欢S著打磨的深入，表層的瀝青膜被去除，瀝青混合料的摩擦系數(shù)也會(huì)隨之增大；但隨著打磨作用的深入，設(shè)備對(duì)混合料不斷進(jìn)行磨光和磨耗，使得其摩擦系數(shù)逐漸減小并最終趨向穩(wěn)定。

2.3 抗滑性能的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)普適性差

瀝青路面的抗滑能力大小的常見(jiàn)檢測(cè)方法主要有構(gòu)造深度檢測(cè)（激光法和鋪砂法）、橫向力系數(shù)檢測(cè)以及擺式儀檢測(cè)，各有優(yōu)點(diǎn)，普適性較差。其中擺式儀監(jiān)測(cè)法室內(nèi)外均可使用，調(diào)試方便，操作簡(jiǎn)單，但是只能夠定點(diǎn)測(cè)量，且速度慢誤差大，又易受人為因素影響，重復(fù)性較差；構(gòu)造深度測(cè)試速度較快，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性好，但是易影響交通，室外持續(xù)供電困難，容易受到天氣的影響；而橫向力系數(shù)檢測(cè)法可連續(xù)檢測(cè)，準(zhǔn)確度高又不影響交通，但所需設(shè)備價(jià)格昂貴，難以在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

此外由于摩擦系數(shù)自身的條件限制性，使得不同測(cè)試環(huán)境所的結(jié)果差異性較大，這也導(dǎo)致各類(lèi)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的普適性差。檢測(cè)的摩擦系數(shù)與路面的干濕狀態(tài)和車(chē)速相關(guān)，不同指標(biāo)檢測(cè)所需要滿足的要求不同就導(dǎo)致這各類(lèi)參數(shù)相關(guān)性較差，難以有一種準(zhǔn)確的方法將其進(jìn)行統(tǒng)一。

2.4 室外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)法的難以統(tǒng)一

瀝青路面抗滑性能衰變規(guī)律的探索研究有兩種方法，分別為室外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)法。其中現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查法是在實(shí)際行車(chē)環(huán)境下進(jìn)行的，能夠反映路面在各種因素綜合作用下的實(shí)際衰變規(guī)律，缺點(diǎn)是耗資大，并且實(shí)際的氣候環(huán)境條件等因素不可控制，獲取完整數(shù)據(jù)耗時(shí)較久，一般可能需要2~5年。而室內(nèi)試驗(yàn)法采用仿真原理，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備以點(diǎn)代面來(lái)模擬實(shí)際行車(chē)環(huán)境來(lái)進(jìn)行抗滑性能衰變規(guī)律研究，相對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查耗資少，能夠較好的控制影響因素，檢測(cè)周期短等優(yōu)勢(shì)，但室內(nèi)并不能很好的模擬現(xiàn)實(shí)行車(chē)過(guò)程中的復(fù)雜的環(huán)境和行車(chē)因素，所采取的數(shù)據(jù)存在一定誤差。

3 瀝青路面抗滑性能衰變影響因素

瀝青路面抗滑性能是保障道路行車(chē)安全和道路服役性能的重要指標(biāo)，直接影響交通安全，而路面抗滑性能的衰變是多個(gè)方面的因素綜合作用導(dǎo)致的結(jié)果，是不可避免的。探索影響路面抗滑性能衰變的因素，總結(jié)影響規(guī)律，有助于預(yù)測(cè)瀝青路面抗滑性能的衰減程度，延長(zhǎng)瀝青路面的服務(wù)年限。

3.1 路面構(gòu)造深度

路面的宏觀與微觀構(gòu)造深度很大程度上影響瀝青路面的抗滑能力。路面的宏觀構(gòu)造主要影響車(chē)輛高速行駛過(guò)程中路面的抗滑能力，路面潮濕/積水時(shí)其抗滑性能隨車(chē)輛行駛速度提高而下降的幅度。宏觀構(gòu)造反應(yīng)路面集料間的空隙率和排水能力，一般用構(gòu)造深度測(cè)試儀和人工鋪砂法進(jìn)行測(cè)定。宏觀構(gòu)造越大，高速行駛時(shí)車(chē)胎與瀝青路面間的摩擦系數(shù)越大，抗滑性能越好。

瀝青路面的微觀構(gòu)造主要影響車(chē)輛在不同的行駛速度下路面的抗滑性能，主要是低速，同時(shí)也決定著潮濕狀況下瀝青路面與車(chē)輛輪胎間的摩擦系數(shù)。因?yàn)槁访娉睗瘢喬ヅc路表面間會(huì)形成一層水膜，微觀構(gòu)造能夠刺破水膜，使得車(chē)輛輪胎與路面直接接觸，保證雨天的行車(chē)安全。路面的微觀構(gòu)造一般用石料的磨光值（PSV）來(lái)評(píng)定，磨光值與路面的微觀構(gòu)造、抗滑性能成正比，石料磨光值越大，路面的微觀構(gòu)造越大，路面的抗滑性能越好。

3.2 瀝青的影響

瀝青路面的抗滑能力受到瀝青的用量和品質(zhì)影響。瀝青品質(zhì)取決于其含蠟量和粘度，鋪路時(shí)如采用的瀝青粘度過(guò)低會(huì)使瀝青和集料間的粘結(jié)力減小，車(chē)輛行駛過(guò)程中時(shí)路面溢出自由瀝青產(chǎn)生泛油害病，致使行駛車(chē)輛發(fā)生打滑，影響行車(chē)的安全。瀝青的含蠟量主要會(huì)改變?yōu)r青對(duì)溫度的敏感性，瀝青含蠟量過(guò)高，夏季高溫天氣瀝青路表面易泛油，冬季低溫天氣路面易開(kāi)裂，在車(chē)輛長(zhǎng)期軸載作用下路面的骨料發(fā)生松動(dòng)并脫落，嚴(yán)重影響路面的抗滑性能。

瀝青摻量影響油膜厚度和構(gòu)造深度，瀝青用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致自由瀝青在夏季高溫天氣極不穩(wěn)定，骨料粘結(jié)力降低發(fā)生骨料滑移，車(chē)輛荷載作用下自由瀝青溢出路面，形成瀝青膜層，同時(shí)使得礦料顆粒間的流動(dòng)性增大，路面的宏觀構(gòu)造深度與微觀構(gòu)造深度被破壞，降低其防滑性能，且易形成車(chē)轍。相反，瀝青摻入量過(guò)少，集料表面包裹的瀝青膜會(huì)變薄，礦料之間的粘結(jié)力減小，導(dǎo)致集料松散發(fā)生脫落等病害，降低瀝青路面抗滑性能。研究表明混合料中瀝青摻入量如果超過(guò)最佳摻入量的5%，就會(huì)影響路面的抗滑能力，因此施工時(shí)應(yīng)按照國(guó)家規(guī)范要求，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件，根據(jù)工程實(shí)際確定的最佳摻量，提高瀝青路面的抗滑性能。

3.3 集料的影響

集料在瀝青混合料中所占比例最大，集料的磨光值、磨耗值、沖擊值影響瀝青路面的抗滑性能。道路投入使用的初期，路面的抗滑能力符合規(guī)范性能良好，隨著車(chē)輛荷載及外界環(huán)境不斷作用下，石料被磨損，路面構(gòu)造深度變小，抗滑性能隨之降低。磨光值決定了路面微觀構(gòu)造，用于評(píng)估石料抵抗磨光的能力，磨耗值和沖擊值決定路面宏觀構(gòu)造和耐久性，用于綜合評(píng)價(jià)石料抵抗沖擊、摩擦及剪切能力的大小。因此為提高瀝青路面的服役期限，應(yīng)選擇使用磨光值和沖擊值較大而磨耗值較小的礦料。

3.4 礦料級(jí)配的影響

礦料級(jí)配影響瀝青路面抗滑性能，合理的礦料級(jí)配可以增加路面集料的宏觀構(gòu)造深度，降低混合料間的空隙率，保證潮濕路面的排水性能。有研究發(fā)現(xiàn)礦料的質(zhì)量和級(jí)配決定了瀝青混凝土層的抗滑性能，合理的級(jí)配設(shè)計(jì)有利于瀝青混合料形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，提高瀝青路面使用的耐久性能，能夠一定程度上避免泛油、透水、車(chē)轍等路面病害的發(fā)生。因刺激在瀝青路面鋪設(shè)過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)靥囟ǖ臍夂颦h(huán)境、交通量等選擇合理的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)，嚴(yán)格配比集料和礦粉，確定瀝青最佳油石比，以保證瀝青路面的抗滑性能。

3.5 交通軸載的影響

車(chē)輛行駛過(guò)程中，車(chē)胎與瀝青路面間主要的作用力有4種，分別為范德華力、粘附力、胎面橡膠的彈性變形能力以及路面上小尺寸微凸體的微切削作用力。因此車(chē)胎在瀝青路面滾動(dòng)剎車(chē)引起接觸面間不斷摩擦、磨損，致使路面表面紋理衰減，交通量越大，路面的磨耗和沖擊程度越嚴(yán)重，研究發(fā)現(xiàn)隨著交通累計(jì)量增大瀝青路面抗滑性能參數(shù)呈現(xiàn)先增大后減小最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。

3.6 其他因素

除以上多數(shù)五種影響因素外，瀝青路面抗滑性能衰變的影響因素還包括車(chē)輛輪胎特性的影響（如輪胎結(jié)構(gòu)類(lèi)型、胎面花紋、充氣壓力等），氣候、環(huán)境條件（氣候、季節(jié)、環(huán)境、溫度等），路面污染物（工業(yè)粉塵、路肩黏土、車(chē)輛泄漏的油污等），施工質(zhì)量因素（施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)、施工流程不符合規(guī)范）等等，所以瀝青路面抗滑性能的衰變過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)由多種因素共同決定和影響的復(fù)雜過(guò)程

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，瀝青在公路建設(shè)施工中得到了廣泛應(yīng)用，瀝青路面的抗滑性能和車(chē)輛行車(chē)安全息息相關(guān)，研究瀝青路面抗滑性能的影響因素和衰減規(guī)律是非常必要且重要的。掌握瀝青路面服役周期內(nèi)抗滑性能的衰變規(guī)律及影響因素，了解路面抗滑指標(biāo)在使用不同使用階段的變化情況，對(duì)降低交通事故發(fā)生率，提高道路服役性能具有重要價(jià)值。