橡胶沥青对路面抗滑性能的影响研究

1、橡胶沥青对路面抗滑性能的影响研究摘要：在柔性路面设计、养护和修复中，抗滑性和 构造是应当考虑的重要的安全特征。本文主旨是优化橡胶沥 青路面的表面构造特性 ,宏观上减少溅水、喷射及滑水现象； 微观方面增强低、高速行驶时的摩擦力。采用英式摆式仪法 和体积法来测量摩擦表面特性，取试验室制备的试件代表实 际道路表面。研究采用两种级配和三种沥青结合料： (1)常规 沥青 ;(2) 湿法橡胶沥青 ;(3) 干法橡胶沥青。在相同的混合料配 比基础上，以增加 1%的橡胶沥青来测试其含量对路面质量 的影响。研究结果用来评价橡胶沥青的生产工艺和混合料级配 对路表面特性的影响。结果表明间断级配橡胶沥青混合料比 密级

2、配具有更大的构造深度。与常规混合料相比，橡胶沥青 混合料能提高路面抗滑性。该研究表明 , 用不同工艺生产的 橡胶沥青对路表面特性的影响不同。关键词：橡胶沥青；表面特征；构造深度Abstract: in the flexible pavement design, maintenance and repair, sliding sex and structure is an important consideration should be given the security features. The main theme of the asphalt pavement is to optim

3、ize the rubber surface structure characteristics, macro reduce splash, injection and water skiing phenomenon; Microscopic aspects enhance low, a high speed force of friction. Use the British tilting meter method and volume method to measure the friction surface characteristic, take the preparation o

4、f laboratory specimen represent the actual road surface. Research by using two kinds of gradation and three kinds of asphalt material: (1) with conventional asphalt; (2) the wet rubber asphalt; (3) dry rubber asphalt. In the same mixture ratio basis, to increase 1% of rubber asphalt to test its cont

5、ent on the influence on the quality of road surface.The results to evaluate rubber asphalt production technology and mixture level road surface characteristics of the matching influence. The results show that discontinuous gradation rubber than dense gradation asphalt mixture with greater depth of t

6、he structure. Compared with conventional mixture, rubber asphalt mixture can improve the sliding sex. The study shows that, with the production of different rubber asphalt road surface characteristics of the different effect.Keywords: rubber asphalt; Surface characteristics; Texturedepth中图分类号： TU528

7、.42 文献标识码： A 文章编号：1 前言 路面设计和修复的重点在于结构设计部分。然而，现在 有大量关于路表特征影响道路使用性能的研究。因此，提高 新建、改建及现存道路的表面特性是研究重点。道路是否需要重建、表面重修及养护处理的关键是道路 结构的完整与否。道路损坏可能是结构破损或者表面破损。 设计不当、荷载超重、排水不良或者施工管理不当也会导致 结构破损，沥青层间的粘度不够也是原因之一。导致表面破 损和结构破损的原因在本质上是不同的。表面破损是由使用 年限的增长、路表面磨耗、沥青含量不当、材料（集料质地 较软）、施工管理不当以及沥青表处的不合理使用等引起的。要研究表面特性， 重要的是明确 “

8、摩擦力” 和“抗滑性” 的区别。摩擦力是指轮胎和路表在某一特定的时间及特殊的 条件下产生的力。摩擦力受许多因素的影响：道路、轮胎和 车辆停驻特性，环境温度和水。抗滑性一般用来描述道路对 摩擦力产生的贡献。把路面抗滑性定义为一个行车道表面防 止滑溜的能力。 “抗滑性”可应用于任何涉及路表面摩擦性 能的测试中。在潮湿条件下，路表摩擦力是路面设计、维修及修复中 需要考虑的主要安全因素之一。在潮湿条件下，随着车辆行 驶速度增加，抗滑性会降低，降低的程度取决于路表面构造 深度。一般地，构造深度越小，摩擦力随之越低。因此，路 面必须保证具有足够的摩擦力和抗滑性。现在已有许多仪器和方法可以检测道路的摩擦力和

9、构 造深度。本文对试验室制备的试件用体积分块法测量宏观构 造，用英式摆式仪法测量微观构造。研究采用两种级配和三 种沥青结合料： (1)常规沥青 ; (2)湿法橡胶沥青 ;(3)干法橡胶沥 青。在相同的混合料配比基础上，以增加1%的橡胶沥青来测试其含量对路面质量的影响。2 路表面构造国际道路协会 PIARC 在 1987 年布鲁塞尔国际会议中， 通过微观构造(micro texture )、宏观构造(macro texture)和 最大构造深度定义了三种表面构造深度范围1 。道路宏观构造是指路面与实际水平面的偏差。宏观构造 的特征尺寸变化范围为 0.550?L 。峰间振幅通常取值范围为 0.01

10、20?L。这种类型的构造在轮胎与道路接触面处产生的波 长相等。道路微观构造是指骨料与实际水平面的偏差。微观构造的特征尺寸不超过 0.5?L。峰间振幅通常的取值范围为0.0010.5?L。这种微观构造可或多或少的增加表面粗糙度， 但是这种构造太小不能用肉眼观测到。微观构造提供了砂质表面来渗透薄水膜，并且在轮胎和 路面之间产生良好的摩擦阻力。宏观构造提供了排水沟等，排除轮胎和路面之间的积水，增强了轮胎和路面之间的接 触，从而提高了摩阻力。现在还不能测量到车辆在高速行驶 时的微观构造剖面图，只能用低速行驶时产生的摩擦力来评 价微观构造。图 1 为宏观构造和微观构造的区别。图1 宏观构造和微观构造之间

11、的区别表 1 根据道路使道路用者的需要提供了关于路表特征的 指南。表 1 路表面特征道路使用者的要求 路表的关键性能低速抗滑 粗集料抗高度磨光高速抗滑和防止滑水 粗集料抗高度磨光和高表面构造可视的道路标记 高表面构造低喷射发生 多孔表面或高表面构造低眩光及镜面反射 高表面构造低噪音 多孔表面或高表面构造3 宏观构造和微观构造的测量3.1 体积分块法体积分块法也被称为铺砂法，在很多年前就被广泛采 用，是最早最常用的测量道路表面构造深度的方法，使用的 仪器也比较简单。本文的试验程序是按照公路路基路面现场测试规程(JTG E60 2008)中的T0961 1995手工铺砂法测量道路的宏观构造这种方法

12、主要是将已知体积的砂在路面上铺平，将砂铺 成圆形，测出摊铺的砂的直径。用砂的体积除以所覆盖的面 积，所得值即为砂层的厚度，也即平均构造深度 (MTD) 。平 均构造深度通过下面的式子计算：其中：MTD 道路宏观构造的平均构造深度 ?L；V 所用试样砂的体积 mm3；D 被砂覆盖区域的平均直径 mm。3.2 英式摆式仪法 英式摆式仪试验是检测低速微观构造与道路表面抗滑 性之间关系最常见的试验方法之一。英式摆式仪是一种便携 的动态的摆式仪器，在野外或实验室都可以用这种方法测摩 擦系数 2 。英式摆式仪是在摆动臂的终端装有橡胶滑动块，当摆从 一定高度自由下摆时，橡胶滑块同试验表面接触，摆式仪的 动能

13、由于摩擦而减少。记录相应的路面抗滑值为BPN 。BPN 的值变化范围 0140，用仪器上的刻度来记录 BPN 的值，测量接触表面后钟摆所达到的最高点， 并且在测试前， 用喷水壶浇洒测点，使路面处于湿润状态。4 材料4.1 集料（ 1）碎石： 10-20mm 碎石、 5-10mm 碎石以及 3-5mm 碎石，其技术指标见表 2。表 2 碎石技术指标（ 2）砂：采用沣河洁净中砂，其技术指标见表3表 3 砂的技术指标（ 3）矿粉：矿粉采用石灰岩磨制，其技术指标见表4表 4 矿粉的技术指标4.2 沥青结合料和橡胶粉采用三种沥青的如下： 常规沥青，SK90 ;湿法橡胶沥青， I和H;干法橡胶沥青川。湿法

14、橡胶沥青采用两种橡胶粉含量。“I”类橡胶粉含量18% , “H”类橡胶粉含量 13%。干法橡胶沥青在实验室 制备时特征如下： （1）20%橡胶粉;（2）90分钟的老化时间;（3）温度175 C 3。表5是沥青结合料的特性。表 5 沥青结合料的性质4.3 混合料 为了优化道路表面特性，用相同的集料制备两种混合 料，本文研究的变量是： （1）级配曲线； （2）沥青类型和沥 青含量。本文对密级配混合料和间断级配混合料进行了研 究。图 2 是混合料的级配曲线。图 2 混合料的级配曲线 混合料的级配规格如下：AC-16 ；间断级配；通过下列变量的组合可得到 7 种类型的混合料， 变量有：（1）空隙率（

15、5%， 7%）；（2）结合料含量（最佳含量，最 佳含量+1% ） （3）沥青结合料类型（SK90, I，口，川）（4）集料 级配。表 6 沥青混合料的矩阵组合5 结果5.1 宏观构造考虑到不同路面的级配，首先用目测法来评估道路试件 的宏观构造。用铺砂法来量化路表宏观构造的差异。目测法 观察不同级配试件可知间断级配混合料比密级配混合料的 宏观构造好。间断级配混合料的粗集料均匀、连续且充足， 相比之下密间断级配混合料的表面细集料过多。对表 6 中所 有的试件用铺砂法测量道路宏观构造深度。所有混合料的平 均构造深度 MTD 见表 7。表7 铺砂法检测结果对宏观构造分析的结果表明用橡胶沥青制备的密级配

16、 混合料的构造比间断级配的低。当粘结剂含量增加1%，湿法橡胶沥青混合料的构造深度降低。另一方面，间断级配的干法橡胶沥青混合料，当粘结剂 含量增加 1%，表面构造增加。这是由于橡胶含量的增加提 高了表面构造。对密级配而言，结果没有改变。图 3 为两种 方法所得的橡胶沥青混合料的平均构造深度的对比。图3 橡胶沥青混合料试件的平均构造深度5.2 微观构造潮湿试件的 BPN 是根据公路路基路面现场测试规程(JTG E602008)中的T0964 2005摆式仪测定路面摩擦 系数试验方法测量的，使用的橡胶垫是按照 T0964-1 中的标 准。并按照 T0964-1 对抗滑值进行温度修正。道路试件的微 观构造的测量结果见表 8。 从这次测试中可以看出几种橡胶沥青混合料的微观构 造值相似。另外，橡胶沥青混合料的构造值比常规沥青混合 料的高。表 8 沥青混合料的 BPN 值对湿法和干法橡胶沥青混合料进行分析，结果显示两种 混合料都具有良好的微观构造值。当结合料含量增大时，每 种混合料的微观构造值增大，与橡胶沥青的加工过程无关， 其关系见图 4。图 4 所有橡胶沥青混合料的 BPN 值6 结论(1) 试验室研究将道路行驶安全性和宏观构造微观构造 联系起来，用铺砂法和摆式仪法评价。(2) 目测分析表明间断级配混合料的构造深度比密级配 混合料的高 .(3) 试验结