抗滑性能检测系统及应用技术

抗滑性能检测系统及

应用技术研究郑州大学重大基础设施检测修复技术国家地方联合工程实验室方宏远一、抗滑性能测试的重要性二、规范要求测试频率及测试方法三、抗滑性能测试设备类型及特点四、试验研究五、工程实例六、展望每年在全世界范围内由于道面抗滑性能差而导致的事故时有发生这些事故造成了大量的财产损失路面和机场道面的抗滑性能对汽车和飞机的行驶安全性、经济性的影响至关重要准确检测与评价路面和机场道面的抗滑性能具有重要的工程意义一、抗滑性能测试的重要性弯沉（土方路基、沥青面层）抗压强度（底基层、基层）抗拉强度（水泥混凝土面层）压实度（路基、底基层、基层、沥青面层）厚度（底基层、基层、面层）沥青含量（沥青面层）平整度（路基、底基层、基层、面层）横披（路基、底基层、基层、面层）纵断高程（路基、底基层、基层、面层）摩擦系数（沥青面层）构造深度（沥青面层、水泥混凝土面层）路表病害（高速公路养护）

公路工程质量检查项目

二、规范要求测试频率及方法水泥混凝土路面铺砂法：每200m测1处沥青混凝土路面摆式仪和铺砂法：每200m测1处横向力系数测定车：全线连续测试抗滑性能各指标含义抗滑摆值(BPN)

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(TD)

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(SFC)

用标准的摩擦系数测定车测定,当测试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沥青路面抗滑标准横向力系数SFC摆值

FB(BPN)构造深度TD(mm)≧54≧45≧0.55注：上述值是针对高速,一级公路的竣工验收值的!水泥混凝土路面抗滑标准

用构造深度表示高速公路、一级公路

TD为0.8mm

其它公路

TD为0.6mm三、抗滑性能测试设备类型类型1:非连续式摩擦系数仪

摆式摩擦系数仪（英国、国产）类型2:连续性摩擦系数测试仪(CFME)

Scrim、MuMeter（英国）Skiddometer、SFT（瑞典）

GripTester（英国）

Dynatest/KJL（美国）连续性摩擦系数测试仪(CFME)分类

斜轮型Scrim（英国）、MuMeter（英国）锁定轮型

SkidResistanceTester（美国）制动轮型固定滑移率型GripTester（英国）、SFT（瑞典）、Dynatest/KJL（美国）可变滑移率型Nosermeter（挪威）非连续续式摩摩擦系系数仪仪摆式摩摩擦系系数仪仪逐点测试，，代表表性差差测试速速度慢慢、效效率低低洒水量量人工工难以以控制制，可可重复复性差差安全性性差，，难满满足现现代路路面管管理的的需要要非连续续式摩摩擦系系数仪仪特点连续性性摩擦擦系数数测试试仪(CFME)MuMeter（机场场道面面测试试，偏偏转角角：7.50）SCRIM（偏转角角：200）Dynatest/KJLGripTester连续性性摩擦擦系数数测试试仪(CFME)特点采用一一个或或多个个测试试轮连续、、快速速测试试路表表摩擦擦特性性控制洒洒水量量对交通通干扰扰小满足现现代路路面管管理的的需要要1、拖车式式或整体体式?拖车式式将测测试系系统与与牵引引车分分离，，使用用灵活活、造造价低低、对对牵引引车的的依赖赖性低低整体式式将测测试系系统与与牵引引车集集成在在一起起，使使用方方便、、造价价高伦敦的的希思思罗机机场选选择切切诺基基作为为GripTester的牵引引车美国空空军将将货车车改装装为牵牵引车车美国宇宇航局局用货货车装装载水水箱并并作为为牵引引车2、制动轮轮或斜轮轮?制动轮轮比斜斜轮能能更直直接地地反映映滚动动摩擦擦特性性斜轮可可同时时反映映纵向向和横横向的的摩擦擦性能能3、实时测测试垂垂直力力或假定定垂直直力为为常数数?摩擦系系数=水水平平力/垂垂直力力假定垂垂直力力为常常数则则可能能引起起读数数不精精确连续实实时测测试垂垂直力力，可保保证读读数的的精度度和可可靠性性4、直接测测试水水平力力还是通通过测测试扭扭矩来来计算算水平平力?摩擦系系数=水水平平力/垂垂直力力多数设设备通通过测测试扭扭矩来来计算算水平平力。。但当当路表表上覆覆有松松软的的污物物时，，通过过测试试扭矩矩来计计算水水平力力，结结果将将受影影响。。测试轴轴上安安装应应变仪仪直接接测试试水平力力，可可使结结果更更加准准确和和可靠靠。行车方方向当测试试轮前前方路路面有有松软软污物物时，，扭矩矩和水水平力力测试试的结结果将将明显显不同同5、滑移率率大小选选择?自由滚滚动轮轮=0%滑滑移移率锁定轮轮=100%滑动率率滑移速速度=测测试试速度度x滑移率率滑动率率为15%时，将获获得较较佳摩摩擦性性能滑移率率与摩摩擦系系数的的关系系曲线线6、光滑轮轮或花纹纹轮?光滑轮轮满足足ASTME1844-96的规定定，符符合世界民民航组组织（（ICAO）和美美国联联邦航航空局局（FAA）对自自湿表表面摩摩擦测测试系系统的的规定定;当测速速≥60Km时，花花纹轮轮只对对粗构构造路路面具具有敏敏感性性，而而光滑滑轮对对粗构构造和和细构构造路路面都都具有有敏感感性;随着测测试的的增加加和路路面的的磨损损，花花纹轮轮的状状态会会发生生改变变，与与路面面接触触状态态也会会发生生改变变。同同一路路段用用不同同状态态的花花纹轮轮进行行测试试，会会得到到不同同的测测试结结果。。PIARC的对比比协调调试验验表明明，光光滑轮轮的相相关系系数高高于花花纹轮轮，数数据稳稳定性性也更更高；；如果使使用带带花纹纹的测测试轮轮，就就有可可能识识别不不出路路表纹纹理深深度，，对摩摩擦性性能较较差的的路面面也有有可能能得到到较好好的读读数。四、试试验研研究重复性性实验验测试结结果与与速度度的关关系测试结结果与与水膜膜厚度度的关关系与摆式式摩擦擦系数数仪(BPN)的对比比与SCRIM的对比比GripTester摩擦系系数检检测系系统GripTester由英国国FindlayIrvine有限公公司研研制生生产产。至今，，全球球已有有约300台GripTester。GripTester被世界界公路路协会会（PIARC）列为为测试试IFI的标准准设备备之一一，同同时也也被国国际民民航组组织（（InternationalCivilAviationOrganization简称ICAO）和美美国联联邦航航空局局（FederalAviationAdministration简称FAA）列为为标准准检测测设备备之一一。GripTester主要技技术指指标尺寸：：长长：1010mm宽：790mm高：510mm重量：：85kg滑移率率：15%测试速速度：：5km/h———130km/h测试轮轮胎：：满满足ASTM¹¹标准E1844-96规定洒水系系统：：根根据水水膜厚厚度和和车速速要求求自自动动控制制洒水水量测试轮轮寿命命：>1000km系统寿寿命：：>20年GripTester主要特特点拖车式式制动轮轮实时测测试垂垂直力力直接测测试水水平力力固定滑滑移率率：15%光滑测测试轮轮计算机机采集集处理理数据据标定和维护护简便便GripTester的重复复性实实验混凝土土路面面的重重复性性实验验GripTester的重复复性实实验沥青路路面的的重复复性实实验重复性性试验验分析析及结结论：：从各重重复性性试验验结果果曲线线图中中可以以看出出，重重复测测试数数据曲曲线与与平均均值曲曲线基基本吻吻合。。总体上上，无无论是是在水水泥混混凝土土路面面，还还是在在沥青青路面面上，，GripTester重复测测试的的结果果具有有良好的的重复复性，表明明GripTester的测试试结果果具有有较高的的稳定定性。测试结结果和和速度度的相相关关关系测试结结果与与测试试速度度存在在良好好的相相关性性，随随着测测试速速度的的增大大，测测试结结果变变小测试结结果与与水膜膜厚度度的相相关关关系测试结结果水水膜厚厚度存存在良良好的的相关关性，，随着着水膜膜厚度度的增增大，，测试试结果果变小小与摆式式摩擦擦系数数仪(BPN)的对比比1993年年英国国TRL实施了了GripTester与BPN的相关关性研研究，，得出出二者者的相相关关关系为为：GripNumber=0.012××BPN－－0.08相关系系数：：0.893与SCRIM的对比比1993年年TRL，采用四台台SCRIM和四台台GripTester，，在12个试试验段段上进进行了了二者者的对对比试试验，，得到了了SCRIM和GripTester的相关关关系系：SCRIM=0.786×GripNumber－－0.049相关系系数：：0.977小结：：GripTester具有良好的的重复性测试结果与与速度具有有良好的相相关性测试结果与与水膜厚度度具有良好好的相关性性GripTester与BPN和SCRIM之间具有良良好的相关关性五、工程实实例某高速公路路摩擦系数数实时显示示图某高速公路路GripTester测试摩擦系系数分布图图某机场跑跑道