张新宇
山东建筑大学 山东济南 250101
摘要：随着现代交通的快速发展和人们生活水平的不断提高，出行需求量逐渐增大，路面不断被加速磨光、抗滑性能急速下降，交通事故频繁发生，道路交通安全成为出行者关注的重点问题。路面抗滑是车辆安全、快速行驶的保证，成为道路研究学者研究的焦点。本文从沥青混合料细观角度探讨了沥青路面抗滑性能衰减的机理，以及不同类型沥青混合料抗滑性能衰减的差异，相关结论对于提高沥青路面的抗滑性能和延长抗滑使用寿命具有重要的参考价值。
关键词：沥青混合料；抗滑性能；细集料
前言：随着人们生活水平普遍提高、生活速率普遍增快，车速高、车流量大、车辆大型化、重型化的趋势以及超载严重的状况逐渐凸现出来，导致路面不断被加速磨光、抗滑性能急速下降，使道路的使用寿命明显达不到设计年限的要求，通常在使用2~3年内就表现出路面破坏现象；并且导致交通事故频繁发生，严重威胁了人们的正常出行和生命财产安全，引起出行者的高度关注。
1国内外沥青路面抗滑性能研究现状
1.1轮胎与路面间接触机理研究
国外研究人员较早开始对轮胎与路面间接触机理进行系统研究，认为当车辆行驶时轮胎与路面相互碰撞冲击，由于路面刚度远大于轮胎，因此在这一过程中可将路面视为刚体，橡胶轮胎为弹性体，接触界面产生的变形全为轮胎变形，车轮变形使路面与轮胎间产生摩擦力 。
以附着分量为主，其值随着轮胎与路面接触面积的增大而增大。影响摩擦力的因素主要包括，轮胎因素(材质、花纹形状和深度等)和路表纹理(构造尖峰的高度和密度)。经过车辆不断轮载作用，将使原裸露于路表的集料表面被磨光且不同程度地被压倒，造成路面微观纹理和宏观纹理的减少，路面逐渐变得平滑，接触面上附着分量明显降低，从而车轮所受摩擦力相应降低，路面抗滑能力下降。
1.2沥青混合料结构特性研究
多年来，道路抗滑性能评价重点考虑粗集料磨光指标值与道路竣工初期的抗滑指标值。然而，道路抗滑研究和使用经验证明，沥青混凝土路面抗滑指标会在车轮反复碾压过程中迅速衰减，2~3年内便不能满足道路抗滑要求，明显达不到设计年限的使用要求。近年来，路面长期抗滑性能的研究引起了广大道路研究者的关注。关于沥青混凝土路面抗滑性能的研究，最常用的改善方式主要有两种：一种是调整沥青混合料级配组成；另一种是选用优质、抗磨光粗集料。
（1）级配组成对路面抗滑性能影响的研究
矿料级配组成是各粒径的集料颗粒按照一定的比例掺配，以配制出一种具有足够的密实度和较高内摩擦阻力的矿质混合料。级配组成会直接影响沥青混合料的表面形貌，进而影响沥青路面抗滑指标 。
由于传统的密级配材料存在空隙率小、表面光滑等特点，导致其路面构造深度和摩擦系数均较小。近年来，美国道路研究者提出多孔排水路面OGFC骨架孔隙结构，其空隙率大，可以形成较大的宏观构造，即抗滑性能较优，但是其耐久性较差。此外，由德国提出的一种间断级配沥青混凝土结构SMA，宏观构造较大、稳定度较好，且抗滑水平较优，得到了道路研究者的青睐。
（2）粗集料对路面抗滑性能影响的研究
目前，根据集料粒径的不同，将集料划分为粗集料和细集料两种。其中，粗集料形成骨架结构；细集料则主要起填充空隙的作用，从而增大混合料的密实度，影响路面使用性能。路面在车轮荷载作用下，沥青膜被逐渐磨光，集料表面逐渐裸露，因此磨光、磨耗、压碎性能较好的石料可以在较长时间保持良好的棱角性，从而可以达到长期保持路面抗滑性能的目的。第十八届国际道路会议柔性路面委员会在其总结报告中也表明：为改善沥青路面抗滑性能，首先应考虑的因素就是材料性能。
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1.3细集料对路面抗滑性能影响的研究
近年来，国外研究学者进行了细集料对沥青混合料抗滑性能影响的研究，并取得了一些研究成果。细集料对路面抗滑性能的影响研究最先开始于水泥混凝土领域。其中，英国成为最开始对水泥砂浆中细集料的磨光值进行研究的国家之一。英国TRRL在沥青混合料中粗集料磨光试验设备和程序的基础上，改变试件制备过程、轮胎类型和胎压等，建立了砂浆磨光试验（PMV），试验结果表明细集料磨光值与水泥路面抗滑性能密切相关 。
1.4路面抗滑性能的衰减规律研究
沥青路面抗滑性能随着交通荷载作用次数增加而发生衰减，初期降低速率较快，一段时间后性能逐渐趋平稳。研究衰减规律的手段早期主要为现场调查统计，通过定期检测路面状况获取路面抗滑性能指标，如此尽管可获取实际路况数据，但研究结果受到路段位置影响，且观测周期较长，外界干扰因素多，主要反映交通量、环境等宏观因素对路面抗滑性能的影响 。
2常用的抗滑型沥青混合料
上世纪20年代，国外研究者已开始研发用于沥青路面抗滑表层的材料，目前常用的抗滑型沥青混合料以下几类：
①沥青玛蹄脂碎石混合料SMA(Stone Mastic Asphalt)，由较多的粗集料与沥青结合料、矿粉、少量的细集料和纤维组成的骨架密实型沥青混合料，其特点为间断级配，沥青、粗集料、矿粉用量多，细集料较少，粗集料间相互接触形成骨架结构，铺筑后路表纹理丰富、构造较深，具有优异的高温稳定性、抗疲劳性能以及抗滑性能，但造价较高且施工工艺要求高。
②开级配抗滑磨耗层OGFC(Open Graded Friction Course)是一种具有相互连通孔隙的开级配混合料，其设计空隙率一般大于18%，采用较多的粗集料和沥青拌合而成。沥青混合料空隙和表面构造深度较大，能迅速排走路表雨水，具有良好的抗滑、抗车辙及降噪功能，常用于多雨地区修筑沥青路面的表层或磨耗层。但由于混合料的大空隙设计，空隙易被外界杂物堵塞，难以长期保持使用性能，且造价较高，适用范围较小。
③密级配粗型沥青混合料AC-C(Asphalt Concrete-Coarse)，通过改进AC型密级配沥青混合料，保持设计空隙率不变，增多粗集料和矿粉用量，使得沥青混合料表面的构造深度增大，提高路面抗滑性能。其优势在于空隙小、密实防渗水，造价较低，但对于重载大交通量，其性能难以满足长期使用要求。
沥青路面经受交通荷载作用后，表面纹理的变化不仅是由于交通的磨损作用，混合料内部结构的变化也会对表面纹理产生影响。因此对沥青混合料细观结构分布特性的研究也是十分关键。随着计算机应用与图像显示设备的快速发展，数字像处理广泛应用于道路材料领域，通过获取沥青混合料的二维或三维数字图像，可以实现从细观尺度研究沥青混合料的结构特征，如集料的形态特征和分布特性、沥青胶浆与空隙的分布特性 。
3结语
本文主要讲了沥青混合料细观结构变化对路面抗滑性能的影响，从级配组成、粗集料、细集料、沥青混合料的长期抗滑性能等方面总结了对路面抗滑性能的研究现状，以及介绍了三种常用的抗滑型沥青混合料和它们的优缺点。但是实际实验时往往受限于设备条件与路面芯样数量，无法通过数字图像准确得出混合料各组成结构的实际比例，只能进行相对变化趋势的研究分析，从而仅能定性分析沥青混合料细观结构变化对抗滑性能产生的影响，还需进一步深入研究，以期定量得出变化产生的影响程度，为抗滑型沥青路面结构设计提供依据。
参考文献:
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[4]刘利花.路面抗滑性能及其影响的试验和理论研究[D].北京:北京工业大学，2007
论文作者:张新宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/27
标签：路面论文; 沥青论文; 性能论文; 空隙论文; 道路论文; 轮胎论文; 沥青路面论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;