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高等级路面抗滑性能研究

河南科技2011.1

路桥建设

ROAD &BRIDGE CONSTRUCTION

随着公路建设事业的发展,交通量随之迅速增长,同时公路运输速度增长更快。因此,在现代高速行车的条件下,不仅对路面的平整度提出了较高要求,同时对路面的粗糙度也提出了更高的要求,以保证高速行驶车辆的舒适性和安全性。随着人们安全意识的提高,路面抗滑性能已开始得到人们的普遍重视。从今后道路发展的前景看,路面的抗滑性能必将成为评定路面质量的重要指标之一。

一、高等级公路抗滑性能的重要性

路面的一个重要功能就是保证使用者的安全,因此,路面需具备一定的抗滑性能,特别是高速公路。所谓路面的抗滑性能是指轮胎受到制动时沿路表面滑移时产生足够的摩擦力,使车辆能在各种环境条件下,在合理的距离内停驶。在高速公路上实施各种预防性养护材料后路面要有一定的抗滑性能,以保证路面在雨天行车时,车辆不会发生漂移打滑现象。车轮与路面有足够的附着力,沥青路面的表面纹理深度、抗滑阻力与行车的安全和舒适性有直接关系。在行车和自然因素的作用下,表面特征比结构特征衰减更快,表面特征更应该通过预防性养护予以保证。因此,所实施的预防性养护材料应具备良好的抗滑性能,使得实施后的路面的抗滑性能满足规范要求。路面与轮胎反复摩擦作用,使路面表面抗滑性能逐渐降低,同时反光性也因路面的表面光滑而愈加强烈,达到一定程度后会影响汽车行驶速度、行驶安全性和运输费用。高速公路以“快捷、舒适、安全”为服务宗旨,路表面抗滑性能表征路面的安全性,与雨天的“滑溜”交通事故之间有着密切的关系,路面抗滑性能是路面使用性能的主要指标之一。

二、路面抗滑性能影响因素及防治措施

通常抗滑性能被看做是路面的表面特性,并用轮胎与路面间的摩阻系数来表示。影响路面抗滑性能的因素有很多,这里简单谈一下影响沥青混凝土路面的抗滑性能的因素及防治措施。

1.影响沥青混凝土路面的抗滑性能的原因。

(1)矿料对沥青混凝土路面抗滑性能的影响。在沥青混凝土中,沥青与矿料之间的交互作用是物理—化学过程,总结多年工作实践及查阅有关资料证明,碱性矿料与沥青具有较好的黏合作用,沥青在矿料表面能够产生化学组分的重新排列,形成结构沥青,结构沥青在夏季高温状态下具有较稳定的性质,不易溢出混凝土路面表面。

沥青混凝土中矿质集料的粗度,形状和表面粗糙度对沥青混凝土路面的抗滑性能有较明显的影响,具有较显著的面和棱

角,各尺寸相差不大,均匀,近似正方体以及具有明显细微突出的粗糙表面的矿质集料,经碾压后能相互嵌挤锁结形成较粗糙的混凝土路面。

矿质集料的硬度、耐磨性对沥青混凝土路面的抗滑性能的影响更为显著,硬度较低,耐磨性较差的矿料虽然在路面施工初期也可形成较粗糙的表面,但经行车碾压和磨耗作用,原来粗糙的表面很快就会被磨光,路面的抗滑性能急剧下降,将不能保证行车安全。

(2)沥青与矿粉的数量比对沥青混凝土抗滑性能的影响。矿粉的表面积比沥青混凝土中其他较粗矿物颗粒面积要大很多,可占全部集料总面积的70%~95%。矿粉颗粒吸附大部分沥青,沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列,在矿粉表面形成一层扩散溶化膜,在此膜中的沥青称结构沥青,结构沥青具有较高的黏度,如果矿物颗粒间接触是由结构沥青膜联结,可形成成熟稳定性较高的沥青混凝土,因此在温差较大的地区,选用黏度较低的沥青拌制混凝土时,为保证在夏季高温时混凝土的强度和稳定性,抑制沥青溢出表面,正确的选用沥青与矿粉的数量比是十分必要的。

(3)沥青用量对沥青混凝土路面抗滑性能的影响。沥青用量对沥青混凝土路面的抗滑性能影响是非常敏感的。沥青在沥青混凝土中起黏合作用,沥青用量过大,沥青除在混凝土中形成结构沥青外还将有自由沥青存在,自由沥青在夏季高温状态下较不稳定,会溢出路面表面,形成路面沥青膜;另外在高温时的重交通情况下,由于沥青高温强度较低,也会使路面表面矿料向下层压入,而使沥青挤出表面,形成沥青膜,混凝土路面的沥青膜抗滑性能极差。

2.提高沥青路面的抗滑性能的措施。首先,是采用沥青混

凝路面倒结构。即下面层采用细粒密实结构,上面层采用粗粒式结构。其次,面层采用磨光值不同矿料掺配,可获得长期微观粗糙表面。第三,对已形成沥青膜的光滑路面,可采用适当粒径的碎石(经筛选,粒径均匀,强度较高的)在温度较高时铺撒在路面,用压路机强行压入。第四,经长期行车碾压及磨耗而形成的

光滑路面,可采用孵化沥青稀浆封层进行技术处理。另外橡胶粉末在沥青混凝土中的应用也能显著提高路面的抗滑性。第五,修筑硬路肩,可防止泥土带入路面,有利用于保持路面的清洁和粗糙度,对路面抗滑极为有利。

三、抗滑性能的检测方法

抗滑性能的测试方法有制动距离法、偏转轮拖车法(横向力

河南省第一公路工程有限公司任鹏河南省公路工程局集团有限公司吴德华

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系数测试)、摆式仪法、构造深度测试法(手工铺砂法,电动铺砂法、激光构造深度仪法)。

路面的抗滑摆值是指用标准的手提式摆式摩擦系数测定仪测定的路面在潮湿条件下对摆的摩擦阻力。路表构造深度是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度。路面横向摩擦系数是指用标准的摩擦系数测定车测定,当测定轮与行车方向成一定角度且以一定速度行驶时,轮胎与潮湿路面之间的摩擦阻力与试验轮上荷载的比值。

高速、一级公路的路面应具有良好的抗滑性能,二级及三级公路应根据各路段的具体情况采取必要的技术措施,以提高路面抗滑性能。在设计高速、一级公路的沥青表面层时,应选用抗滑、耐磨石料,其石料磨光值应大于42。高速、一级公路的摩擦系数宜在竣工后第一个夏季采用摩擦系数测定车,以(50±1)km /h 的车速测定横向力系数(SFC );宏观构造深度应在竣工后第一个夏季用铺砂法或激光构造深度仪测定,此时的测定值应

符合规定的竣工验收值的要求。

对于水泥混凝土路面抗滑标准用构造深度表示:对高速、一级公路,构造深度TD 为0.8mm ,对于其他公路TD 为0.6m 。(上述抗滑标准仅为设计阶段的抗滑标准。公路在养护过程中,也有养护的具体标准。)

四、路面检测技术的应用与发展趋势

路面抗滑性能是路面使用性能的重要组成部分,直接影响到道路行车安全性。路面抗滑性能包括纵向和横向两个方面,纵向抗滑性能决定车辆在刹车时的滑行距离,对避免追尾交通事故的发生有直接的决定作用;横向抗滑性能决定车辆的方向控制能力,对车辆弯道行驶安全性较为重要。近几年来,随着人们安全意识的提高,路面抗滑性能已开始得到人们的普遍重视。然而,现阶段我国规范常用的摆式摩擦系数仪在应用于摩擦系数测试时尚存在不足之处,主要表现在影响道路交通方面,有测试速度慢、效率低、操作者存在安全隐患等。

针对这种现状,自动化摩擦系数检测设备近几年来逐渐从英国、瑞典等国家引入我国。根据测试方法的不同,此种设备可分为3类,即横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪等。

目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式仪,横向力系数仪已逐渐拥有了相当多的用户,刹车式和不完全刹车式摩擦系数测试仪目前仅有少数用户。可以预见,由于在安全性和精度方面的优势,自动化摩擦系数仪在我国将成为主流。

整体而言,新型检测设备近几年来不断涌现,为我们提供了更丰富的信息,因此,如何更好地利用自动化检测技术评价路面使用性能,提出合理的维修方案,将是下一阶段检测设备用户关注的重点。

近几年来,道路检测技术的总体趋势由人工检测向自动化检测发展;由破损类检测向无损检测发展;由低速度、低精度向高速度、高精度发展,自动化路面无损检测设备在中国应用的越来越多,这与我国公路建设事业的发展是相对应的。道路检测项目中,路面的抗滑性能作为评定路面质量的重要指标之一,其先进的检测技术需要我们不断地去探索,去发现,作为交通工程技术人员,我们应该抓住机会去学习,去探索,为交通事业的发

展增砖添瓦。H

K 郑漯改扩建工程水泥稳定碎石底基层、基层施工中规范要求压实度检测频率为2000m 2为6个点,规范要求检测的压实度频率大、工作量大,如果单是靠常规的灌砂法检测现场压实度,不可能满足规范检测频率的要求,影响施工进度,造成检测压实度数据的存在虚假成分。为满足施工需要和便于控制路面底基层、基层的质量,我们使用核子密度仪与灌砂法相结合的方法来控制路面底基层、基层的压实度,从而达到了规范和业主要求的压实度检测频率,有效地控制了底基层、基层的工程质量,检测一个点只需要30s 或更短的时间,减轻了试验检测人员的劳动强度,加快了施工进度。本文,笔者介绍了MC-3核子密度仪的工作原理和标定步骤,以及使用时的注意事项。

一、核子密度湿度测试仪工作特点

MC-3核子密度湿度测试仪有3种测量模式,即常规测量模

式、薄层测量模式和沟槽测量模式,满足不同的测试要求。常规测量模式检测地面以下5~30cm 任意深度的各种材料。用于测量湿密度、含水量以及空隙率。并且可以输入要求的测试精度,仪器将自动调整测试时间,达到要求的精度后,测试停止。薄层测量模式专为路面面层压实测试而设计,不必打孔,实现无损检测,检测面层厚度最薄为0.25cm ,最厚为7.62cm 。在沥青混合料压实过程中快速检测压实度,在沥青混合料的温度下降以前,指导现场施工人员决定是否需要对混合料再次碾压。节省施工时间,提高压实效率并可以保证施工质量。沟槽测量模式用于沟槽、沟渠回填土料的检测。该仪器按任意键开机,开机后可以立即工作,不需要预热,完成检测后自动关机,省时省电,提高工作效率。

二、核子密度湿度测试仪工作原理

MC-3核子密度湿度测试仪仪器内部有一个含铯137γ源和

镅241-铍中子源的复合源。其中,γ源用来测量密度,中子源用来测量含水量。中子源安在机壳底位置不变。γ源装在金属探测杆底部内,位置随测量深度而上下移动。

1.密度测量的原理。铯137γ源射出γ射线进入被测材料。河南中原高速公路股份有限公司李鸣王飞

核子湿度密度仪在施工中的应用

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