摘 要：為研究公路瀝青路面的抗滑性能影響，本文基于某高溫、高濕地區(qū)的公路工程，通過(guò)試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)了AC-13、AC-16、SMA-13和SSAM-13共4種瀝青混合料的高溫和水穩(wěn)定性，利用所得BPN值分析了不同溫度、濕度、積水量和高溫、高濕條件對(duì)4種瀝青混合料抗滑性能的影響，得出以下2個(gè)結(jié)論。1） SMA-13、SSAM-13混合料有較好的高溫穩(wěn)定性，在高溫、高濕的環(huán)境下能保持較好的抗滑性能且其抗劣化能力也較強(qiáng)，但是水穩(wěn)定性并不突出。2） 高溫、高濕復(fù)合因素對(duì)瀝青路面的抗滑性能影響大于單一條件。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；溫度穩(wěn)定性；水穩(wěn)定性；高溫高濕；抗滑性能

中圖分類號(hào)：U 414" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

目前，國(guó)、內(nèi)外學(xué)者針對(duì)瀝青路面的抗滑性能影響因素進(jìn)行了大量研究。鄭冬等[1]針對(duì)環(huán)氧瀝青混合料，利用BPN的變化規(guī)律，分析了不同極端條件對(duì)其抗滑性能的影響。結(jié)果表明，環(huán)氧瀝青混合料的BPN在高溫、干燥的條件下降低22%～45%，在降雨條件下降低15%～32%，在冰凍條件下降低10%～70%。孟勇軍等[2]分析了不同類型瀝青混合料在道路凝冰條件下的抗滑性能，總結(jié)了抗滑性能隨凝冰厚度變化的規(guī)律。結(jié)果表明，OGFC-13在凝冰條件下的抗滑性能最佳，隨著凝冰厚度增加，瀝青混合料的抗滑性能下降并逐漸趨于0。

上述學(xué)者對(duì)不同類型的瀝青混合料在高溫、低溫和降雨等條件下的抗滑性能研究已有較多研究成果，但是瀝青混合料在高溫、高濕耦合條件下的抗滑性能仍需要做進(jìn)一步研究。因此，本文基于某高溫、高濕地區(qū)公路工程，選取4種不同類型的瀝青混合料制作車轍板試件，利用擺式儀所測(cè)BPN值分析溫度、濕度、積水量和高溫、高濕對(duì)不同類型瀝青混合料路面抗滑性能的影響，對(duì)路面建設(shè)有一定的參考價(jià)值。

1 瀝青混合料技術(shù)特性

1.1 配合比設(shè)計(jì)

本文根據(jù)抗滑性、耐久性、耐磨性和經(jīng)濟(jì)適用性選取AC-13、AC-16、SMA-13和SSAM-13共4種瀝青混合料[3-5]，采用馬歇爾試驗(yàn)確定其最佳配合比。各類混合料的基本指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)確定的各混合料最佳配比制作標(biāo)準(zhǔn)的車轍板試件，對(duì)其進(jìn)行高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)。馬歇爾穩(wěn)定性試驗(yàn)是一種傳統(tǒng)試驗(yàn)方法，用來(lái)評(píng)估瀝青混合料的穩(wěn)定性和流動(dòng)性。將樣本加熱到一定溫度后，用馬歇爾儀施加加載，測(cè)量其所承受的最大載荷和流量。將試驗(yàn)溫度設(shè)定為55 ℃，輪胎壓力設(shè)為0.6 MPa，觀測(cè)試件在30 min和45 min條件下的變形深度并進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，各類混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均遠(yuǎn)高于要求值，抗高溫性能均較好，而摻入玄武巖（SMA-13）和鋼渣（SSAM-13）的斷級(jí)配密實(shí)型混合料的高溫穩(wěn)定性最佳，并且二者在相同級(jí)配下的試驗(yàn)結(jié)果相差不大。

1.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

凍融循環(huán)試驗(yàn)評(píng)估瀝青材料在凍融條件下的耐久性。樣品在水飽和狀態(tài)下交替經(jīng)歷凍結(jié)和融化，可模擬自然環(huán)境中的凍融作用。根據(jù)凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)確定各混合料的水穩(wěn)定性。凍融組試件在-20℃條件下放置24h，再放入20℃的恒溫水槽中24h；未凍融組試件放入20℃的恒溫水槽中24h。各組劈裂試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，各類混合料的凍融強(qiáng)度比均高于要求值（70%），水穩(wěn)定性能均較好。與高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果不同，玄武巖（SMA）和鋼渣（SSAM）混合料的水穩(wěn)定性并不突出。

2 瀝青路面抗滑性能影響因素分析

2.1 溫度影響分析

在溫度15 ℃、25 ℃、35 ℃、45 ℃和55 ℃條件下制作車轍板試件，利用擺式儀測(cè)量其BPN值。各類混合料的BPN值與溫度的關(guān)系曲線如圖1所示。

由圖1可知，4種混合料的BPN值均隨溫度的升高而降低且降低幅度較大，表明溫度對(duì)瀝青路面的影響較大。各材料的BPN值始終為SAM-13＞SMA-13＞AC-16＞AC-13，其中AC-13的粗集料占比小于AC-16，其抗滑性能較低，由于二者級(jí)配相同，因此隨溫度變化趨勢(shì)基本一致。SMA-13和SSAM-13的降低幅度也基本相同，并且各個(gè)階段降低幅度均較大于AC-13和AC-16，表明加有玄武巖和鋼渣的斷級(jí)配密實(shí)型混合料在高溫下的抗滑性能比連續(xù)密級(jí)配更有優(yōu)勢(shì)。

2.2 濕度影響分析

在濕度30 RH～90 RH、溫度恒定25 ℃的條件下制作車轍板試件，利用擺式儀測(cè)量其BPN值。各類混合料的BPN值與濕度的關(guān)系曲線如圖2所示。

表2 車轍試驗(yàn)結(jié)果

類型 30min深度 45min深度 動(dòng)穩(wěn)定度 要求值

AC-13 1.827 1.923 4 238 2 800

AC-16 1.878 2.097 4 216 2 800

SMA-13 1.302 1.391 6 238 3 000

SSAM-13 1.358 1.463 6 305 3 000

表3 劈裂試驗(yàn)結(jié)果

類型 未凍融強(qiáng)度/MPa 凍融強(qiáng)度/MPa 強(qiáng)度比/%

AC-13 1.03 0.90 87.0

AC-16 0.85 0.71 87.2

SMA-13 0.91 0.77 84.5

SSAM-13 1.01 0.89 86.5

由圖2可知，隨著濕度從30 RH升至90RH，路面的BPN逐漸下降。根據(jù)變化曲線可將其劃分為3個(gè)階段。1） 第一階段（30 RH～50 RH）。該階段濕度較低，4種混合料的抗滑性能所受影響較小，曲線變化速率較低。2） 第二階段（50 RH～80 RH）。此時(shí)濕度較高，BPN隨濕度的增加而急劇下降。原因是此時(shí)空氣中的水分比低濕情況下更容易進(jìn)入瀝青混合料中的空隙，從而削弱了路面吸水能力，水分在路面堆積，降低了路面的宏觀構(gòu)造，使其抗滑性能大幅度降低。該原因同樣可用于解釋AC-13的BPN下降幅度比其他3種混合料更小且AC-13的抗滑能力在自然狀態(tài)下最低，下降幅度最小。3） 第三階段（＞80 RH）。隨著濕度增加，各混合料的BPN下降幅度均＜2%，此時(shí)混合料中的空隙基本已被水填滿，繼續(xù)增加濕度對(duì)宏觀構(gòu)造的影響十分微弱。

2.3 積水量影響分析

進(jìn)行濕度影響分析的相關(guān)試驗(yàn)過(guò)程中，本文發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的濕度環(huán)境會(huì)使路面存在較多積水，因此進(jìn)行積水量對(duì)抗滑性能影響分析。積水量選取0 g、10 g、20 g、30 g和40g，均勻噴灑在車轍試件上，進(jìn)行抗滑性能分析，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，積水量從0 g增至20 g的過(guò)程中，4種混合料的BPN呈顯著下降趨勢(shì)，而在20 g后，積水量對(duì)BPN的影響較小，其下降值相差不大。但是AC類混合料出現(xiàn)BPN值在小范圍內(nèi)急劇下降的情況，SSAM-13與SMA-13的BPN變化與之相比呈衰減趨勢(shì)。原因是當(dāng)路面積水量較大時(shí)，水會(huì)逐漸填充混合料的宏觀構(gòu)造和空隙，孔隙率逐漸降低，混合料表面的水會(huì)隨之增加。此時(shí)擺式儀已無(wú)法與路面直接接觸，路面的抗滑性能取決于混合料的凸起部分。而AC-13與AC-16的孔隙率較小，混合料內(nèi)部的容水能力較弱，與SSAM-13與SMA-13相比，其孔隙率降低速率更小。并且SSAM-13與SMA-13分別添加了鋼渣與玄武巖，混合料有較多的凸起部分，從而使SSAM-13與SMA-13的BPN變化呈衰減趨勢(shì)。

該現(xiàn)象表明，連續(xù)密級(jí)配混合料存在抗滑性能突然消失的安全隱患，而斷級(jí)配密實(shí)型混合料在積水增加的道路上行駛更具有安全性。

2.4 高溫、高濕影響分析

本節(jié)研究高溫、高濕耦合條件對(duì)抗滑性能的影響。在濕度為60 RH～90 RH、溫度為45 ℃、55 ℃的條件下，各類混合料的BPN值與溫度和濕度的關(guān)系如圖4所示。

由圖4可知，當(dāng)溫度為45℃或55℃、濕度為60 RH～70 RH時(shí)，4種混合料的BPN值下降幅度均為1%～2%；濕度為80 RH～90 RH時(shí)，連續(xù)密級(jí)配混合料（AC-13、AC-16）的BPN值下降幅度為7%左右，而斷級(jí)配密實(shí)型混合料（SMA-13、SSAM-13）的BPN值下降3%～4%。比較圖1、圖2和圖4可知，當(dāng)溫度為45℃時(shí)，濕度從60 RH增至90 RH的BPN值比上文小，其變化幅度和速率在相同變化范圍（60 RH～90 RH）內(nèi)均大于上文，表明高溫、高濕耦合條件下的影響大于單一條件。當(dāng)濕度從80 RH增至90 RH時(shí)，溫度升高導(dǎo)致的抗滑性能下降幅度大于濕度升高導(dǎo)致的抗滑性能劣化程度。原因是溫度升高使路面的堆積水量不足，從而增強(qiáng)了儀器與路面接觸面間的潤(rùn)滑作用，而且高溫會(huì)使瀝青路面軟化，進(jìn)一步降低了BPN值，因此抗滑性能在高溫、高濕環(huán)境下持續(xù)劣化，使路面BPN值加劇衰減。

比較4種混合料的變化可知，斷級(jí)配密實(shí)型混合料在高溫、高濕環(huán)境下能保持較好的抗滑性能且其抗劣化能力也較強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

為研究瀝青路面的抗滑性能影響因素，本文基于某高溫、高濕地區(qū)的道路工程，采用配合比試驗(yàn)確定了AC-13、AC-16、SMA-13和SSAM-13這4種瀝青混合料的最佳配比，并對(duì)其進(jìn)行了高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。本文研究了溫度、濕度、積水量和高溫、高濕對(duì)4種混合料的抗滑性能影響，得出以下3個(gè)結(jié)論。1） 與連續(xù)密級(jí)配混合料（AC-13、AC-16）相比，摻入玄武巖（SMA-13）和鋼渣（SSAM-13）的斷級(jí)配密實(shí)型混合料的高溫穩(wěn)定性更好，但是其水穩(wěn)定性較差。2） 溫度升高使路面在濕度增加情況下的堆積水量不足，從而增強(qiáng)了儀器與路面接觸面間的潤(rùn)滑作用，同時(shí)高溫會(huì)使瀝青路面軟化，高溫、高濕環(huán)境會(huì)使路面的抗滑性能大幅降低。3） 在高溫、高濕環(huán)境下，SMA-13與SSAM-13能保持較好的抗滑性能，并能減緩抗滑性能的劣化速度。

參考文獻(xiàn)

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