沥青路面抗滑表层研究综述

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④SMA 在 我 国 的 应 用 。 我 国 的 公 路 工 作 者 在 引进 SMA 的过程中做了大量的尝试和试验 , 力图 开发出一整套适合我国情况的 SMA 技术。从 1993 年第一条采用 SMA 的广佛高速公路( 采用了奥地利 的 PE 改性沥青) 建 成 至 今 , 我 国 已 经 修 建 了 大 量 的 SMA 试验段和生产路段, 但调查结果显示, 虽 然新修 SMA 路面各项性能良好, 但经过一定时间 的行车碾压, 不同程度的都出现了泛油发亮、粗 糙度降低及变形开裂等现象, 有的道路修建时间 不长, 便不得不大面积修补甚至罩面。这与我国 传统工艺加工的集料规则性差, 针片状含量过高 及施工中集料离析等情况有关; 欧洲的加工集料 多为立方体, 他们的规范也是建立在立方体集料 的基础之上的。该路面形式在我国有待于进一步 的试验研究。 2.2.4 影响沥青路面抗滑性能的因素
我国对沥青路面抗滑方面的研究始于上世纪 70 年代, 1980 年我国才有了第一台自主研发的摆
收稿日期: 2007- 04- 09 作者简介: 沈鹃, 女, 1978 ̄, 讲师。主要从事沥青路面材料研究。
第2期
沈 鹃: 沥青路面抗滑表层研究综述
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式仪用于测定摩擦系数。“七五”科技攻关项目“高 等级公路半刚性基层沥青路面结构、设计和抗滑表 层研究”首次对沥青路面抗滑问题展开较为系统的 研究, 对推动我国沥青路面抗滑技术的发展具有重 要的意义。 2.2 沥青路面抗滑技术研究 2.2.1 沥青路面抗滑机理研究
( 1) 国外沥青混凝土路面主要抗滑表层形式: ①嵌压式沥青混凝土路面。它是在砂粒式或细 粒式沥青混凝土上嵌压经沥青预拌的等粒径、抗磨 光的优质石料后所形成的一种抗滑表层, 这种路面 的抗滑性能好, 但高温稳定性较差, 对于材料和施 工工艺要求也较高。根据英国的使用经验, 它适用 于夏季高温不超过 25 ℃的情况; ②分异磨损面层。该结构作为抗滑表层在意大 利、英国已经使用了 20 年以上, 这种面层混合料 采用不同磨光值的矿料作为集料, 在车辆的持续 作用下, 磨光值低的矿料先被车轮磨损, 而磨光 值高的集料仍然裸露出来, 形成表面的粗糙构造, 从而提供路面较为长久的抗滑能力。这种路面属于 一种空隙率较小的密实沥青面层, 行车噪音较低, 构造深度不大, 抗滑能力中等, 常用于主要道路的 养护; ③沥 青 玛 蹄 脂 碎 石( SMA) 混 合 料 路 面 。20 世 纪 60 年代初, 德国为抵抗带钉轮胎对于路面的磨 耗而开发了沥青 玛 蹄 脂 碎 石 混 合 料 ( Stone Mastic Asphalt, 简 称 SMA) , SMA 的 主 要 成 分 是 粗 集 料 ( >2 mm 的颗粒占 70%~80%) , 沥青、填料或纤维 ( 一般常用木质素纤维) 组成的胶泥 ( 三者含量依 此为 6%~7%, 8%~12%, 0.3%) , 属于一种粗集料 断级配密实型沥青混凝土, 具有抗辙槽能力强, 抗 滑性能好, 抗磨耗能力强、老化慢, 路面使用性能 的耐久性好等优点, 因此德国在 1984 年又正式制 定了 SMA 规范, 在国内推广应用。SMA 规范仅限 定一个矿料级配范围和沥青标号, 最佳沥青用量的 选择以剩余空隙率 2%~4%为主要指标, 而不需过 多知道沥青混凝土的使用性能, 是一种“处方”式 的设计方法。后来美国及其它一些国家相继引进这 种结构用于道路养护和旧路罩面; ④薄层沥青混凝土( BBM) 及高模量沥青混凝土 路面。法国薄层沥青混凝上( BBM) 也是一种断级配 密实沥青混凝土, 与 SMA 相比, BBM 中胶砂的含 量较少, 不需纤维等沥青流出抑止剂, 结合料常用 纯沥青, 由于其空隙率常在 6%~12%, 为防止该面 层透水, 常用纯沥青在其下面做一厚粘层。后来为 了满足结构良好的旧路面的养护要求, 改善其表面 粗糙度, 相继在 BBM 的基础上开发了厚度更薄的 沥青面层 ( 2.5 cm, 1.5 cm) , 高速行车的安全性大
( 2) 国内沥青混凝土路面抗滑表层形式: ①沥青表处或乳化沥青稀浆封层。主要用于我 国早期的沥青路面表层抗滑。由于其厚度较薄一般 不作为持力层, 主要起磨耗层和保护层的作用。这 类表层构造深度较小, 耐久性差, 但价格低廉, 比 较适合当时公路等级较低的情况; ②级配型抗滑沥青混凝土路面。在路面铺筑过 程中, 粗集料采用硬度大、抗磨光的石料, 含量宜 大 于 集 料 总 重 的 50%, 细 集 料 为 质 地 较 软 , 但 同 沥青粘附性良好的细集料 ( 一般为石灰岩) , 利用 粗细集料的不同磨光特性, 保持路面较高的宏观构
早期的研究方法以野外调查统计为主, 观测数 据来源于实际路面管理系统或路面抗滑性能及环境 变量 ( 交通、气候等) 的定期观测, 这种方法尽管 能较真实地反映所研究抗滑性能的衰减规律, 但研 究结果往往因观测路段的差异而不同, 加之观测周 期长, 外界因素难以控制等原因很难真实地反映不 同材料之间细微的差别, 所研究规律大都局限在交 通量、气候条件等宏观指标对抗滑性能的影响上, 其观测结果可对现有路面交通安全方面的养护决策 提供依据。 2.2.3 主要抗滑表层结构
1984 年 英 国 集 料 建 筑 材 料 工 业( BACMI) 所 组 织的调查指出沥青路面的抗滑性能和耐久性之间存 在矛盾, 必须保证沥青路面的密水特性或是设置排 水层。
第十八届国际道路会议柔性路面委员会在其总 报告中指出: 在优化沥青路面的抗滑能力时, 首先 应考虑的是材料性能; 其次是路面构造; 第三是施 工技术。这个结论第一次为提高沥青路面抗滑性能 提供了明确的思路。
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河北交通科技
2008 年
大增强。BBM 的抗滑特性良好, 无需 采 取 特 别 的 加强措施, 它所提供的级配范围仅起指导作用, 混 合料设计的依据是使用性能的优劣;
⑤粗 骨 架 高 结 合 料 含 量 混 合 料( CMHB) 路 面 。 近几年来, 美国得克萨斯州运输局开发了一种新型 的粗骨架高结合料含量混合料的设计方法, 它不需 要添加剂或填料, 不同于 SMA 或传统的密级配沥 青混合料, 设计集料级配的理想状态是粗碎石之间 “恰好”相互接触, 行车荷载由粗集料承担并向下 传递。CMHB 采用得克萨斯州的旋转式击实仪成型 试件, 确定最佳碎石含量。一般认为在最佳值之前 的区域是危险的不稳定区, 为了保证生产过程中混 合料中的粗集料含量不会低于最佳值, 设计中常将 其 在 最 佳 值 的 基 础 上 提 高 2.5% ̄5%。CMHB 具 有 良好的工程特性, 耐久性好, 抗辙槽能力强, 并且 在施工过程中不会产生离析;
频繁发生的交通事故促使人们在对路面抗滑能 力和交通事故进行调查分析的同时, 从摩擦学、表 面特性和汽车动力学等理论层次去探究路面抗滑能 力在减少交通事故方面的作用机理, 认识到路面抗 滑力主要受橡胶轮胎和路面之间的摩擦力的影响, 并主要是由后者的附着分量和阻滞分量构成。
要增大路面—轮胎界面的摩擦力, 防止路面抗 滑能力在使用过程中受轮胎磨耗和水膜厚度的影响 而下降过快, 要求路面必须具有良好的宏观和微观 构造特征。对于微观构造的研究引发了人们对抗滑 石料的重视与选择, 并且产生了石料磨光值指标及 相应的试验仪器和试验方法; 对于宏观构造的深入 研究体现在对于路面材料的配比设计和成型工艺 上, 其直接的成果之一便是产生了一批能够使路面 具有良好抗滑能力的面层混合料和施工工艺。 2.2.2 抗滑性能衰减规律研究
人们对于路面抗滑的认识, 已经不再满足于竣 工初期应具有某一标准的抗滑值, 而且还希望知道 路面在使用过程中, 抗滑性能随着交通量、气候和 时间 ( 季节) 等参量而变化的衰减规律。早期室外 研究表明, 要比较路面是否具有足够的防滑能力, 一 般 需 要 1 ̄2 年 运 行 时 间 , 路 面 防 滑 性 能 趋 于 稳 定时才能作出正确判断。
国的 TRRL 是世界上最早从事路面抗滑研究的机构 之一, 其研究不仅表明了路面在潮湿状况下发生交 通事故的危险同路面滑溜程度的可靠关系, 而且开 发了抗滑性能的测试设备。
1977 年在美国俄 亥 俄 州 哥 伦 布 市 举 行 的 第 二
届防滑会议上, 国际道路会议表面特性技术委员会 在其报告中指出: 路面的抗滑问题, 不仅应考虑路 面摩擦系数一项指标, 还应考虑其它因素, 诸如道 路表面结构、几何形状、交通性质、车速、事故记 录及成本—效益分析等。
Shen Juan
( School of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010)
Abstr act: Main types of skid resistance surface in China and other countries are introduced. Research course, actuality and existed problems of skid resistance performance of asphalt pavement are discussed in this paper. At the same time suggestions for further researches are mentioned. Key wor ds: skid resistance surface; skid resistance performance; asphalt pavement
⑥多 空 隙 沥 青 混 凝 土( PA) 路 面 。 透 水 性 沥 青 混凝土路面是指用大空隙沥青混凝土铺筑、能迅速 从内部排走路表雨水, 能够防滑、抗车辙及降低噪音 的路面, 属于骨架—空隙结构, 一些国家又称其为多 空隙沥青混凝土( PA) 或开级配磨耗层( OGFC) , 压 实 后 一 般 具 有 18% ̄25%的 空 隙 率 , 高 温 性 能 好 , 可以迅速消除常规路面上高速行车产生的路表径 流、水漂及反光现象, 消除车后的溅水和喷雾现 象, 使道路交通标志更容易看清楚, 同时还可以明 显减少车轮的滚动噪音。但由于空隙率较大, 从而 导致沥青老化矿料与结合料剥离; 路面空隙易被灰 尘、污物堵塞, 排水及降噪效果下降, 影响路面的 预期使用品质。这些在很大程度上限制了这种路面 结构的推广, 目前仅在一些特殊路段采用。
第5卷 第2期 2008 年 6 月
河 北交 通 科 技
Hebei Jiaotong Science And Technology
文章编号: JL01- 0235( 2008) 02- 0028- 04
Vol.5 No.2 Jun. 2008
沥青路面抗滑表层研究综述
沈鹃
( 西南科技大学环境与资源学院 绵阳 621010)
摘 要 介绍了国内外抗滑表层的主要形式, 论述了沥青路面抗滑性能的研究历程、研究现状
以及存在的问题, 提Fra Baidu bibliotek了进一步研究的方向。
关键词 抗滑表层 抗滑性能 沥青路面
中图分类号 U416.217
文献标识码 A
Liter atur e Review of Skid Resistance Sur face of Asphalt Pavement
1 前言
研究表明, 影响行车安全的主要因素有人、 车、道路、气候、环境等, 其中路面抗滑性能在保 证行车安全中起着非常重要的作用, 因此, 修建抗 滑表层已经成为目前减少高速公路交通事故的有效 措施之一。
2 国内外研究概况
2.1 沥青路面抗滑技术研究历程 路面抗滑技术的研究始于 20 世纪 20 年代, 英
造, 从而提高抗滑能力。“七五”期间的沭阳试验 路和辽宁的生产路段使用结果表明, 这种结构有利 于抗滑层粗糙度的持久性;
③多碎石沥青混凝土( SAC) 路面。为了解决高 速公路沥青表面层抗滑性能好, 特别是构造深度满 足要求, 透水性又小这一技术问题 , 1988 年 我 国 研究开发了多碎石沥青混凝土( SAC) , 它也属于一 种粗集料断级配沥青混凝土。后来根据国内外研究 结果及工程实践经验对其级配进行了调整, 要求 4.75 mm 筛孔以上的碎石含量不少于 60%, 同时为 了保证沥青混合料的空隙率接近 4%, 需要适当增 加 0.3 mm 特别是 0.075 mm 以下颗粒( 即矿粉) 的用 量不小于 6%。使用经验证明, 在矿料颗粒组成变 异 性 较 小 的 情 况 下 , SAC 空 隙 率 小 , 具 有 优 良 的 摩擦系数和表面构造深度及抗辙槽能力;
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