沥青路面抗滑性能检测技术探讨

发表时间:2021/7/2   来源:《中国建设信息化》2021年第3期   作者:魏益续
[导读] 公路沥青路面抗滑性能存在问题时,则就会导致公路上所行驶的车辆出现滑移或紧急制动距离超长等问题,从而诱发一些交通事故
        魏益续
        山东中设工程设计咨询有限公司    山东省临沂市    276000
        摘要: 公路沥青路面抗滑性能存在问题时,则就会导致公路上所行驶的车辆出现滑移或紧急制动距离超长等问题,从而诱发一些交通事故。尤其是车辆在高速公路上进行行驶时,因沥青路面抗滑性能不足而导致的人员伤亡事故十分严重。所以,相关公路管理部门需要进一步强化对沥青路面抗滑性能的研究,以期能够更好确保车辆的安全行驶。
        关键词:公路施工;路面检测;抗滑性检测;摩擦系数
        引言
        1沥青路面的抗滑机理
        1.1范德华力作用
        经过大量的实验验证,可知道,若两物体表面间存在十分近的距离,然后会有一定的分子间引力存在这两物体表面(即范德华力),范德华力数值的大小会直接影响到轮胎同路面材料的性能,由此可见,汽车轮胎与路面之间的摩擦会随着路面材料性能的变化而变化。另外,车辆轮胎同路面间的摩擦力也会受到路面灰尘和湿度的影响而出现相应的改变。
        1.2黏着力的作用
        行驶在沥青路面上的车辆,通过重力的作用,会使轮胎紧密基础沥青路面,便会产生黏着力。通过车辆轮胎与路面摩擦,我们看到了有很多细小的路面材料颗粒粘贴在车辆轮胎的表面上,同时也会有微小的轮胎胶粒粘贴在路面上,这就说明了车辆轮胎同沥青路面间存在着相应的黏着力。实际上,汽车轮胎与路面的粘结机理是轮胎橡胶分子与道路沥青分子之间的连续粘结和断裂过程,它使轮胎橡胶分子发生拉伸、收缩等许多变化,终将使能量发生严重损失。若车辆在路面上进行行驶,那么车辆轮胎同路面间会因黏着力的作用而产生一定的摩擦力,车辆轮胎若持续滚动,就需要将轮胎和路面间存在着的黏着力切断,进而实现对摩擦力更好的克服。
        1.3轮胎表面橡胶弹性变形
        车辆的轮胎是由橡胶所制,其弹性十足,因会受到轮胎花纹深度和路面结构等一系列因素的影响,当有车辆轮胎接触路面时,则会有一定的弹性变形产生,然后其弹性变形将又会继续向原来的状态恢复。因受黏弹性滞后效应的影响较大,轮胎状态恢复所出现的弹性变形总是远小于轮胎状态恢复所产生的弹性变形,其产生力的大小数值也会因其而出现一定的变化。
        1.4微切削作用
        在公路上若有车辆在行驶,基于重力的作用,会使车辆轮胎能够接触路面上的微凸体,则此时会有集中的应用出现在轮胎表面的局部位置。若所产生的集中应力远高于橡胶材料分子断裂时出现的力,则微凸体的微切削作用会对轮胎表面局部位置形成直接的影响。车辆轮胎局部的微凸体微切削阻力也可看做是摩擦力的一个关键构成部分,当完成车辆轮胎摩擦力实验后,使用扫描电子显微镜详细观察轮胎表面,则就进一步验证了微凸体会有微切削效应产生。
        2路面抗滑性能检测方法
        2.1横向力系数测试法
        在车辆实际行车过程中,由于路拱及横坡的存在,车辆在制动时各个车轮的制动力并不相同,这就会车轮存在横向侧倾,考虑到更加准确的评价车辆在实际行驶过程中状态,可以通过测定车辆横向侧移所产生的阻力,进而得到路面的摩擦系数,即为路面横向力系数。在实际工程中通常采用横向力系数测试车来确定路面横向力系数,由于该方法不仅可以测得路面纵向摩擦系数,还能反映路面侧向摩擦系数,且测试点较多,因此采用该方法检测具有效率高、测试结果准确、不影响道路交通的特点。
        2.2沥青路面纹理测试方法
        现阶段,沥青路面表面纹理的获取方法主要包括接触式测量和非接触式测量两类。


        接触式测量是指利用传统仪器设备进行定点测量,包括铺砂法、摆式仪法、动态旋转式摩擦因数测试仪法、连续式拖车摩擦因数仪法及流出仪法等,以上方法通过仪器读取相关指标或计算出构造深度、摩擦因数等参数来间接评价路面表面纹理状况。前三者测量原理简单,但只能定点测量,受人为因素影响较大,效率较低;后两者能直观得到摩擦因数,但设备比较昂贵。接触式测量方法在测试过程中会影响测量现场的交通,如连续式拖车摩擦因数仪法,由于特定的测试速度和洒水的需求,对交通流和测试距离都有一定的要求。
        2.3制动距离法
        制动距离法是测定已知质量汽车在湿润路面上的制动距离,并通过相关公式来计算路面摩擦系数的检测技术,在实际操作中由于难以确保车辆完全制动,且其受环境因素影响较大,因此存在一定局限性,另外由于该方法在高速条件下所测得结果准确度较高,而高速条件下车辆突然制动会产生一定安全隐患,所以该方法并不适合大量推广应用。
        3摩擦系数测定车测定路面横向力系数试验方法
        通过采用该方法,可适用于以标准的摩擦系数测定车测定沥青路面或水泥混凝土路面的横向力系数,测试结果可作为竣工验收或使用期评定路面抗滑能力的依据。
        3.1采用的摩擦系数测定车由车辆底盘、测量机构、仪水系统、荷载传感器、仪表及操作记录系统、标定装置等组成。同时对于测定车应符合下列要求:1)测量机构可以为单侧或双侧各安装一套,测试轮与车辆行驶方向成20度角,作用于测试轮上的静态标准荷载为2 kN;测试轮胎应为300-20的光面轮胎,其标准气压为0.35±0.01 MPa。当轮胎直径减少达6 mm时(每个测试轮约测350 km-400 km需更换),需更换新轮胎。测定车辆轮胎气压应符合所使用汽车规定的标准气压范围。能控制洒水量,使路面水膜厚度不得小于1 mm。通常测量速度为50 km/h时,水阀开启量宜为50%,测量速度为70 km/h时,宜为70%,余类推。
        3.2检测淮备工作。根据需要确定采用连续测定或断续测定,以及每公里测定的长度。选择并设定“计算区间”,即输出一个测定数据的长度。标准的计算区间为20 m,根据要求也可选择为5 m或10 m。根据要求设定为单轮测试或双轮测试。输入所需的说明性预设数据,如测试R期、路段编号、里程桩号等。发动车辆驶向测试地段。
        3.3测定步骤。在测试路段起点前约500 m处停住,开机预热不少于10 min;降下测试轮,打开水阀检查水流情况是否正常及水流是否符合需要,检查仪表各项指数是合正常,然后升起测试轮。将车辆驶向测试路段,提前100 m-200 m处降下测试轮,测定车的车速可根据公路等级的需要选择。除特殊情况外,标准车速为50 km/h,测试过程中必须保持匀速。进入测试段后,按开始键,开始测试。在显示器上监视测试运行变化情况,检查速度、距离有无反常波动,当需要标明特征(如桥位、路面变化等)时,操作功能键插入到数据流中,整公里里程桩上也应做相应的记录。
        3.4测试数据处理。测定的摩擦系数数据存贮在磁盘或磁带中,摩擦系数测定车SCRIM系统配有专门数据程序软件,可计算和打印出每一个计算区间的摩擦系数值、行程距离、行驶速度、统计个数、平均值以及标准差,同时还可打印出摩擦系数的变化图。根据要求将摩擦系数在0-100范围内分成若干区间,作出各区间的路段长度占总测试里程百分比的统计表。
        3.5检测报告的生成。对于采用摩擦系数测定车测定路面横向力系数试验方法测试路段名称反桩号、公路等级、测试日期、天气情况。路面在潮湿状态下的路表温度,描述路面结构类型及外观等。测试过程中交叉口、转弯等特殊路段及里程桩号的记录。数据处理打印结果,包括各测点路面摩擦系数值、行程距离路面摩擦系数值统计个数、平均值、标准差、变异系数。公路沿线摩擦系数的变化图,不同摩擦系数区间的路段长度占总测试里程百分比的统计表。
        4 结语
        目前沥青路面抗滑性能研究存在很多问题;与沥青路面其他性能相比,虽然沥青路面抗滑性能的研究较为成熟,但是很多更符合实际情况的理论思想并未引入沥青路面抗滑性能设计、评价指标及预测模型中。
        参考文献:
        [1]曹平,严新平.沥青路面形貌对抗滑性能影响的理论分析[J].摩擦学学报,2009,29(4):306-310.
        [2]赵战利,张争奇,胡长顺.集料级配对沥青路面抗滑性能的影响[J].长安大学学报,2005,25(1):6-9.
        [3]张勇.沥青路面抗滑表层级配优化研究[D].长春:吉林大学,2007.
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