罗畅
广东衡达工程检测有限公司 广东 茂名 525300
摘要:在我国道路桥梁工程建设过程中,沥青作为主要路面材料,对于道路桥梁整体性能有着较大的影响。当路面的抗滑性能不足时,则会导致过往车辆无法急刹车或刹车滑行距离过远,从而无法保证行车的安全性,容易引起多种交通事故,进而对驾驶员生命财产安全造成很大威胁,所以在道路工程建设中,需要采用科学的检测方法对路面抗滑性能进行检测。因此,本文将对沥青路面抗滑性能影响因素及试验进行深入地研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步促进我国道路桥梁建设工程质量提升。
关键词:沥青路面;抗滑性能;影响因素;试验研究
前言
道路桥梁路面的抗滑性能是衡量其建设质量的关键性因素,如果公路桥梁路面的抗滑性能较差,则会严重影响过往车辆安全,导致其在遇到紧急事故时无法立即刹车。根据沥青材料的性质来看,存在着多项影响沥青路面防滑性能的因素,主要包括沥青材料、矿料级配车辆因素等,每一项因素对沥青路面的防护性能影响程度不同。因此,为了提高沥青路面防滑性能,保障车辆行驶安全,必须准确掌握影响沥青路面防滑性能的关键因素,从而制定科学的措施进行解决,是提高公路安全性的重要方式。
1 分析沥青路面抗滑性能的影响因素
1.1路面因素
(1)沥青材料因素。沥青材料作为有机胶凝材料,具有黏结性、隔热性等特点,以及防水、防渗等性能,能够促进集料间的黏结,保证沥青混合料的强度稳定性,对沥青路面的抗滑性能有着直接影响。
(2)矿料级配因素。矿料级配能够影响路面材料内部结构构成,通过采用科学的级配方式,能够提高沥青路面的抗滑性能,同时能够提高路面基础质量。沥青路面在具有较好的抗滑能力基础上,同时能够保证较好的外观,通过科学的矿料级配,能够全面提升沥青路面综合性能,是影响其质量和抗滑能力的关键因素[1]。
1.2 过往车辆因素
(1)行车速度因素。根据研究表明,沥青路面的抗滑性能不仅受到材料影响,同时受到车辆行驶速度影响,在车辆行驶速度较慢且路面较为干燥的情况下,沥青路面抗滑能力较强;如果车辆行驶速度过快,且沥青路面较为湿润时,沥青路面的宏观结构对其路面抗滑性能的影响程度更大。
(2)胎压因素。如果轮胎气压较低,在行驶过程中,与路面的基础面积较大,从而会改变两者之间的摩擦力,进而会提高抗滑性能,但是轮胎压力较低会导致其行驶阻力较大。在胎压越较高的情况下,滚动阻力会随之减少,抗滑能力也会相应地减少。在同一路段采用相同轮胎时,胎压每下降10%,与正常胎压相比SFC测试结果会有一定程度的提高。由此可见,胎压因素的影响程度较为有限,对于沥青路面的抗滑能力综合影响不够显著。
(3)磨损因素。如果轮胎磨损较为严重,会导致其表面花纹被磨平,从而会降低摩擦力,导致沥青路面抗滑性能降低。同时,如果胎面磨损较为严重,还会导致切向刚度变化,从而影响轮胎与沥青路面摩擦力的方向,导致有效摩擦力下降。在相同路段不同磨损程度的摩擦力对比试验中,磨损程度越大,SFC测试结果则偏大,可见影响程度较为明显,且因为轮胎磨损严重,容易引起爆胎问题发生。
1.3 环境影响因素
(1)污染因素。沥青路面周围沙土会在风力的作用下集聚在沥青路面表面,同时车辆过往掉落的沙土?扬起的灰尘,会导致沥青路面表面的空隙被堵塞,从而会降低沥青路面的抗滑性能。此时,因为有污染物,在水膜作用力下,测试轮胎与路面之间的摩擦力会明显降低,所以得到的SFC实验结果值不能作为评价沥青路面抗滑能力使用。
(2)温度因素。受到沥青材料自身性能的影响,温度对沥青材料的结果会产生直接作用。夏季气温过高,会导致沥青路面材料出现软化,其内部结构和表面构造会发生较大变化,从而导致抗滑能力下降,此时摩擦力较小,车辆刹车效果不够明显。在冬季时,沥青路面硬度较大,受到温度影响程度明显下降,此时路面的抗滑能力会有所提升。根据SFC试验证明,沥青路面的抗滑能力与温度有着密切关系,SFC结果数值会一直受到温度变化的影响,特别是夏季时,沥青路面的表温度能够超过60摄氏度,此时沥青材料的流变性会提升,如果沥青路面级配不合格,内部结构层在荷载作用理下发生很大程度的变化,比如沥青路面表层泛油的现象,SFC值所反映的实际抗滑能力则无法得到保证。对其原因进行分析,主要是因为橡胶与沥青材料表面较为光滑,在水膜作用力的影响下,摩擦力随着温度的升高呈现出衰减[3]。
(3)气候因素。当轮胎在与沥青路面表面的混合料接触时,不同的水膜厚度,对轮胎与沥青路面的抗滑性能会产生较大的影响。根据试验证明,水膜厚度越大,SFC试验所得数值越小。尤其是在阴雨天气下,沥青路面较为潮湿,测出的数据较小,说明沥青路面的抗滑能力越差。因此,如果汽车行驶的沥青路面较为潮湿,则容易发生刹车效果较差的问题,严重影响交通安全。
2 沥青路面抗滑性能试验
路面抗滑性能主要可以采用铺砂法进行检测,主要是对面层的构造深度进行检测,通过采用摆式仪和横向力系数车等一起,能够对沥青路面的摩擦系数进行准确测定。但是因为受到检测范围?检测速度?采样点数等因素的影响,且由于人为因素存在不确定性,难以真实地反映出沥青路面的实际抗滑性能,所以对抗滑性能要求较高的公路沥青路面测试中,需要通过横向力系数车测试法进行实验测定。
横向力系数检测需要采用双轮式横向力检测等仪器,测试轮胎与车辆前进方向的角度为15°。牵引车辆带动测定仪器向前行驶过程中,测试轮呈现“外八字”状态,此时能够得到轮胎与沥青路面的横向拉力,采用拉力传感器对横向拉力进行测量,横向拉力数值与沥青路面、轮胎的摩擦系数成正比。
为了保证横向力测试设备检测结果精确性,本次实验中选择五条已知的横向力系数标准路段路面开展多次试验,每次试验速度和洒水量保持相同。根据对比实验结果可以看出,双轮式横向力系数测值与对照路面SFC值具有相关性(如下式1所示),测试速度范围为40—60km·h-1,实验结果可以表明,横向力系数测试与对照路面SFC值具有相关性。
y=134.33x+2.08R2=0.996 (1)
式中:y为SFC值;x为Mu-Meter(双轮式横向力系数)测值;R2为相关系数。
为了保证检测横向力测试结果较为稳定,本次实验中选择双轮式横向力测试仪,对五段沥青路面进行多次实验,每段路面重复测试五次。根据测试结果可以看出,表明横向力测试系统变异系数低于5%,说明稳定性较好[3]。
在沥青路面横向力系数为0.45的情况下,结合上述实验结果可以说明:测值越小时,则变异性越大,测值越大时,则变异性越小;当测值大于0.4%时,变异系数低于2.5%。
测试速度对横向力系数的结果具有显著影响,如果沥青路面的抗滑能力较差,为了确保检测设备安全性,防止发生翻车问题,需要降低测试速度。同时,为了保证横向力测试结果与测试速度之间相关性,需要对同一段路面采用不同的速度开展横向力系数测试。检测结果见图1。
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图1 速度与横向力关系
由以上图1可知,当检测速度大于10km·h-1时,横向力系数测值与检测速度成反比。究其原因,主要是当测试速度不断加大时,测试轮台与路面的接触时间越来越少,轮胎对路面的压力也随之降低;在路面固有摩擦系数一定的情况下,路面对轮胎的滚动摩擦力逐渐减少,从而出现检测值也伴随减少。同理,当测试速度不断减慢时,测值会相应地加大。
3 结束语
综上所述,本文全面阐述了影响沥青路面抗滑性能的多项因素,并通过实验方式证明具体因素对其产生的主要影响,希望本文实验可以对我国道路工程建设有所帮助,提高我国道路工程沥青路面抗滑能力,为车辆行驶创造良好的环境,从而避免交通事故发生。
参考文献
[1]黄晓明, 郑彬双. 沥青路面抗滑性能研究现状与展望[J]. 中国公路学报, 2019, 32(04):36-53.
[2]樊浩. 公路沥青路面抗滑性能影响关键因素与改善措施研究[J]. 工程质量, 2020, 362(09):85-90+102.
[3]罗龙金. 沥青路面横向抗滑性能检测与评价研究[D]. 长沙理工大学, 2019.