關(guān)鍵詞：瀝青路面 | 抗滑性能衰變規(guī)律 | 抗滑薄層 | 加速磨耗試驗(yàn)

當(dāng)前公路交通具有快速和重載的特點(diǎn)，除了滿(mǎn)足基本通行能力之外，道路交通還需兼具安全性以及適用性等。瀝青路面抗滑性能對(duì)其行車(chē)安全有著較大的影響。車(chē)輛的反復(fù)磨損容易使瀝青路面表層出現(xiàn)變形，當(dāng)其變形程度較大從而磨光路面集料時(shí)，會(huì)導(dǎo)致路面抗滑性能受到影響。

瀝青混合料配合比

抗滑薄層對(duì)瀝青混合料的持久性有著較大的影響。為對(duì)薄層抗滑材料抗滑性能衰變規(guī)律進(jìn)行研究，需先制備符合要求的瀝青混合料。在瀝青混合料表面涂抹薄層抗滑材料，再對(duì)其開(kāi)展磨耗試驗(yàn)。

在設(shè)計(jì)配合比時(shí)，因?yàn)r青混合料路用性能主要取決于瀝青混合料的體積指標(biāo)，因此為確保其體積指標(biāo)能夠滿(mǎn)足要求，本文在配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用的是篩選集料，再合成級(jí)配的方式，如圖1所示。

將篩選之后的集料再次進(jìn)行劃分，瀝青混合料目標(biāo)集配比例可通過(guò)集料篩孔通過(guò)率和級(jí)配曲線(xiàn)通過(guò)計(jì)算獲取，從而確定瀝青混料的zui佳油石比。本文以馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混合料的zui佳油石比?；诓煌褪葪l件下開(kāi)展的馬歇爾試驗(yàn)所得到的力學(xué)指標(biāo)確定瀝青混合料的zui佳油石比?；谄薇疚膶⒅苯咏o出結(jié)果:AC-13瀝青混合料為5.2%的zui佳油石比，SAM-13瀝青混合料為6.1%的zui佳油石比。

抗滑薄層主要以瀝青混合料作為載體，因此對(duì)抗滑薄層進(jìn)行評(píng)價(jià)，要求瀝青混合料的路用性能bi須滿(mǎn)足基本要求。

為對(duì)高溫下瀝青混合料的抗變形能力進(jìn)行研究，本文對(duì)其開(kāi)展了車(chē)轍試驗(yàn)。此次車(chē)轍試驗(yàn)所用儀器為室內(nèi)輪碾成型機(jī)。鑒于篇幅所限，本文將直接給出答案，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該瀝青混合料滿(mǎn)足高溫穩(wěn)定性要求。具體如表1所示。

為對(duì)瀝青混合料抵抗水損害性能進(jìn)行研究，本文對(duì)其開(kāi)展了浸水馬歇爾試驗(yàn)。試驗(yàn)通過(guò)測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定儀上浸水試件與標(biāo)準(zhǔn)試件的穩(wěn)定度來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗水損能力。所得結(jié)果如表2所示，瀝青混合料殘留穩(wěn)定度滿(mǎn)足要求。

為對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，本文以?xún)鋈谂言囼?yàn)的方式測(cè)定期水損害前后強(qiáng)度的比值。在室溫條件下保存一組試件，在真空保水環(huán)境下保存另一組試件，并對(duì)其進(jìn)行凍融循環(huán)，所得結(jié)果如表3所示。可知其滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。

瀝青路面加速加載磨耗試驗(yàn)

在瀝青混合料試塊表層涂抹上抗滑波薄層材料，再將在操作臺(tái)上進(jìn)行固定。試驗(yàn)所采取加載磨耗的儀器如圖2所示。

為研究瀝青路面抗滑性能與級(jí)配和集料之間的關(guān)系，本文以加速磨耗試驗(yàn)對(duì)AC-13石灰?guī)r和玄武巖，SMA-13玄武巖開(kāi)展了研究。并對(duì)比分析所得擺式摩擦系數(shù)以及構(gòu)造深度的變化情況。在溫度為40°C環(huán)境下的加速磨耗試驗(yàn)結(jié)果如圖3、圖4所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，瀝青混合料的BPN值以及構(gòu)造深度值隨時(shí)間的不斷增加而逐漸變小。從圖中可知，瀝青混合料試件抗滑性能的衰變可按3個(gè)階段進(jìn)行劃分，分別是快速降低，平緩下降以及穩(wěn)定階段。

(1)SMA-13玄武巖比起AC-13玄武巖而言具有更小摩擦擺值初值。從結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，作為骨架密實(shí)型的SMA-13玄武巖材料所需的瀝青用量更多。因材料中的集料被瀝青薄膜所包裹因此瀝青用量對(duì)擺值初值有所影響。此外，AC-13表面細(xì)集料更多，因而填充了結(jié)構(gòu)空隙，使顆粒間具有更強(qiáng)的聯(lián)系;SMA-13表面粗集料更多，因而表面深度更大，在測(cè)定擺值時(shí)儀器與其接觸面相比于AC-13混合料而言要小，固SMA-13擺值初值較小。

(2)SMA-13玄武巖比AC-13玄武巖的構(gòu)造深度大。分析原因可知，SMA結(jié)構(gòu)屬于骨架密實(shí)型，因此具有較多的粗集料，因此相比于密實(shí)級(jí)配型AC-13而言骨架密實(shí)型SMA-13構(gòu)造深度較大。瀝青混合料在加速磨耗試驗(yàn)中的壓密變形階段中，瀝青混合料內(nèi)部膠漿有所上浮，從而降低其構(gòu)造深度，并且在加速磨耗時(shí)磨平了瀝青混合料的表面凸起物，從而使得細(xì)集料將其空隙填滿(mǎn)，進(jìn)一步降低其構(gòu)造深度。

(3)在相同的瀝青用量以及級(jí)配條件下，不同集料的AC-13玄武巖和石灰?guī)r具有基本一致的摩擦系數(shù)擺值和構(gòu)造深度值，表明對(duì)于瀝青混合料的初始擺值級(jí)而言瀝青用量有較大的影響。AC-13玄武巖具有較大的衰變終值，AC-13石灰?guī)r具有較大的衰變速率。集料種類(lèi)不同時(shí)其表面構(gòu)造不同，兩種瀝青混合料具有相似的初始擺值，但隨著磨耗時(shí)間不斷增加，兩者的抗滑衰變差異也有所上升。相比于玄武巖而言，石灰?guī)r具有更大的磨耗值，試驗(yàn)時(shí)集料具有更嚴(yán)重的表面磨損，因此其具有較快的衰變速率。相比于石灰?guī)r而言，玄武巖具有更大的磨光值，因此玄武巖具有更高的耐久性，故玄武巖的衰變終值較高。

綜合上述分析可知，集料磨耗值以及磨光值都會(huì)影響到瀝青混合料的抗滑衰變速度和衰變終值。

溫度對(duì)瀝青混合料加速加載抗滑衰變的影響

瀝青混合料是感溫材料中的一種，在其拌和過(guò)程中需嚴(yán)格控制溫度，并且在瀝青混合料使用時(shí)溫度也會(huì)對(duì)其性能造成影響。本文對(duì)AC-13玄武巖開(kāi)展加速磨耗試驗(yàn)以獲取溫度對(duì)瀝青混合料抗滑衰變的影響，結(jié)果如圖5、圖6所示。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著溫度的上升，瀝青混合料試件的摩擦擺值以及構(gòu)造深度的衰減率有所上升。當(dāng)相同的試驗(yàn)環(huán)境以及瀝青混合料條件下，試件的抗滑性能隨著不斷升高的溫度表現(xiàn)出不斷降低的趨勢(shì)。此外，對(duì)于抗滑指標(biāo)的衰減規(guī)律而言，溫度變化對(duì)其并不會(huì)產(chǎn)生影響。在不同溫度下試件具有基本一致的抗滑衰減規(guī)律。為確保瀝青混合料試件具有較好的抗高溫性能，可采用60℃的試驗(yàn)溫度。

瀝青路面抗滑衰變擬合分析

瀝青路面使用時(shí)的變化規(guī)律可依靠抗滑衰變過(guò)程進(jìn)行反映。為研究瀝青路面抗滑性能在不同影響因素下的變化情況，本文將對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，以將其擬合到數(shù)學(xué)模型中。基于上述試驗(yàn)結(jié)果，本文采用Asymptotic數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行擬合，以獲取不同級(jí)配條件下瀝青混合料的抗滑衰變函數(shù)關(guān)系。在擬合時(shí)，本文引入衰變幅度以及衰變終值系數(shù)，使擬合結(jié)果與實(shí)際情況更加相符。將衰變速率以函數(shù)表示為一階導(dǎo)的形式，具體如圖7所示。

從上圖可知，混合料衰變前期具有較快的衰變速率，后期則是趨于平緩，zui終為0值。從衰變圖可知，小于3000次作用次數(shù)時(shí)瀝青混合料的衰變速率具有加大數(shù)值，表明其變化程度較為顯著。在車(chē)轍試件表面包裹有瀝青膠漿，在剛開(kāi)始加速磨耗時(shí)瀝青膠漿有著較多的磨耗，從而使其抗滑性能指標(biāo)具有較大的衰變速率值。當(dāng)表面瀝青膠漿被磨耗完之后集料顯露出表面凸塊，因此在衰變后期磨耗的主要是集料，即表現(xiàn)為集料提供給瀝青混合料抗滑性能，因集料的力學(xué)性能較為良好，因此其后期表現(xiàn)出較為平緩的衰變過(guò)程。從圖中可知在級(jí)配相同時(shí)衰變前期相比于石灰?guī)r而言玄武巖衰變速率較大。瀝青能夠較好的粘附到石灰?guī)r，故玄武巖的衰變速率較大，相對(duì)而言其瀝青薄膜前期較早脫落，集料提供抗滑的時(shí)間較早。瀝青混合料的抗滑衰變速率與集料粘附性有較大的聯(lián)系，粘附性較差的集料在磨損之后會(huì)對(duì)瀝青薄膜造成影響，從而降低其抗滑指標(biāo)，當(dāng)繼續(xù)進(jìn)行磨耗時(shí)，瀝青混合料具有zui大的表面剝落率時(shí)，由集料提供給瀝青抗滑性能，因此在后期衰變時(shí)的抗滑性能主要由集料提供。

結(jié)語(yǔ)

(1)從摩擦擺值初值的角度出發(fā)，SMA-13玄武巖材料小于AC-13玄武巖材料;從構(gòu)造深度的角度出發(fā)，SMA-13玄武巖材料則比AC-13玄武巖材料大，表明對(duì)于瀝青混合料的抗滑性能而言級(jí)配類(lèi)型也是影響因素之一。

(2)AC-13石灰?guī)r的衰變終值比AC-13玄武巖的小，AC-13石灰?guī)r的衰變速率比AC-13玄武巖的大。說(shuō)明集料類(lèi)型是影響瀝青混合料衰變終值以及衰變速率的因素之一。當(dāng)試驗(yàn)溫度為60°C時(shí)具有zui快的衰變速率，因此在推jian試驗(yàn)時(shí)采用的試驗(yàn)溫度為60°C。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬翔,徐成,徐旭光,等.新鋪瀝青混凝土溫度衰變規(guī)律及強(qiáng)度特性.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2018,15(10):2518-2523.

[2]寧斌權(quán).瀝青路面抗滑性能衰變規(guī)律及修復(fù)技術(shù)研究.重慶交通大學(xué),2018.

[3]呂松濤，陳杰.基于加速加載試驗(yàn)的瀝青混合料剛度衰變規(guī)律研究.公路交通科技,2016,33(5):1-6+13.

[4]趙秀文.AC-13 瀝青面層構(gòu)造深度衰變規(guī)律研究.山西交通科技,2014(6):20-22+25.

[5]張智慧,肖旺新,徐曉龍,劉飛.瀝青路面抗滑性能衰變規(guī)律室外監(jiān)測(cè)研究.交通標(biāo)準(zhǔn)化,2014,42(3):58-61.

全文完 發(fā)布于《道路工程》2020年第4期

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Wehner/Schulze方法，是用來(lái)測(cè)試路面材料抗滑性能預(yù)測(cè)和抗磨耗性的完整實(shí)驗(yàn)室測(cè)試裝置。多所大學(xué)和材料測(cè)試機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)多年研究，通過(guò)多年試驗(yàn)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了一種新的 FAP 試驗(yàn)系統(tǒng)。這種測(cè)試方法能夠測(cè)試直接從實(shí)際道路上取得的試件、或者試驗(yàn)室混合和壓實(shí)的試件，可以模擬車(chē)輛在路面上的磨耗作用。在不同大學(xué)和材料測(cè)試機(jī)構(gòu)的多年研究工作和對(duì)測(cè)試結(jié)果分析的基礎(chǔ)上，我們開(kāi)發(fā)了一種新的 FAP（磨耗后摩擦）系統(tǒng)。

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