增强沥青路面抗滑性能的方法
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【摘要】 “安全第一,预防为主,综合治理”是各建设、监理、施工单位必须重视的问题,是我们的切身大事。在多雨时节,特别是重要交通路段,重载车辆一旦发生事故往往就是较大的事故,带来了巨大的社会经济损失,也对人民群众的生命安全造成极大威胁。为了确保车辆及沿线群众的出行安全,加大力度整治超限运输的同时,增强车辆行驶过程中的抗滑性能显得更为重要。
公路交通事故发生的原因是多方面,主要是与驾驶员的素质、车辆技术状况、公路状况有关。由于路表宏观构造深度小,表面光滑,在雨天路面潮湿状态下,车轮同路面之间形成一层水膜,降低了车轮同路面的附着力,在车轮转向、刹车、改变车速的情况下,极易失去控制造成交通事故。
一、路面抗滑性能不足的原因分析
1.使用的路面矿料性能差。石灰岩属于碱性材料,与石油沥青的粘附性能优于酸性材料。对于沥青路面工程,为了保证路面施工质量,多数采用石灰岩作为矿料构筑路面结构。然而,石灰岩硬度低,耐磨性差且节理发育,造成沥青路面抗滑性能较差。修筑路面抗滑表层是以矿料的冲击值、磨光值等选择岩石的种类,优质的石灰岩也可作为沥青路面抗滑表层的矿料,但在一般情况下不如酸性岩石好。采用酸性石料时,为提高石料与沥青之间的粘结力,可掺入适量的水泥、石灰或剥落剂,也可采用粘结力强的沥青。
2.沥青混凝土配合比设计中沥青的用量。沥青用量对沥青混凝土路面抗滑性能影响非常明显的,沥青在沥青混凝土中起粘合作用,沥青用量过大,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,俗称“泛油”。泛油的沥青路面被车辆碾压后形成高低不平的形状,造成雨水排不出去,路面抗滑性能大大下降,极易导致交通事故;在高温时的重交通情况下,由于沥青高温强度较低,会使路面表面矿料被压入下层,使沥青被挤出表面,形成沥青膜,混凝土路面的沥青膜抗滑性能极差,会出现上面同样的结果。
3.表层所用矿料的规格偏小。目前道路路面施工中的沥青表处和嵌入式路面,都为下大上小的嵌缝石料,路面表层用小石屑封面,这些细料与沥青粘结易形成致密的光面,保证不了路面的宏观构造深度。目前二、三级路面的混合料表层也多成细粒式结构,抗滑性能差。由于高标号沥青低温抗裂性差,在路面修建时,多用较低标号沥青,低标号沥青虽然抗裂性能相对好,但由于粘度低,热稳性差,容易泛油,由于路表往往形成致密油面,从而降低了路面抗滑能力。特别是采用层铺法施工时用油量大,泛油更严重,更难保证路面的抗滑能力。
4.路面污染。沥青路面多数为砂石质路肩,由于风吹和车带泥土容易污染路面,影响路面的构造深度,雨天易形成一层膜。当路面有杂物,如矿物质的尘埃、路面的油渍、轮胎磨损产生的橡胶粉末等时,就会降低路面的抗滑能力。经测试,受污染的路面的摩擦系数可降低5～20%。
5.养护措施不当。一条新建的沥青路面,运营数年后,由于沥青开始老化产生裂缝,需要进行表面处治,处治的方法从养护上可分为两种,一种是油砂喷洒封面往往形成致密的光面;另一种是用乳化沥青做稀浆封层,抗滑效果较好,摩擦系数一般可达40～45。一条抗滑性能较好的路,经过不科学的养护封面后,也全面改变了原来的抗滑性能。
6.气候的影响。经过观测分析表明,沥青路面的抗滑水平,一年中在不断变化,冬季最高,夏季和雨季最低,抗滑能力平均值的季度变化大约为30。原因是集料的纹理深度控制路面抗滑,冬季纹理深度有所增加。在潮湿的路面上,集聚在路面上的水会降低有效摩擦力。当行车速度很高时,排除积水所用的时间愈短,轮胎与路面的接触完全破坏,车轮行使于水膜上,使汽车失去控制,出现水漂而引起交通事故,这是造成有效摩擦力随车速增加而下降的一个主要原因。
二、增强沥青路面抗滑性能的方法
1.通过设计提高沥青路面抗滑性能
(1)正确选择适宜的材料。选用合格的重交通路沥青;在寒冷地带选用AH-90,AH-120;温和地带选用AH-70,AH-90;在较热地带可选用AH-50,AH-70。沥青含量一定要控制在合格的范围之内,以防出现泛油现象。
(2)选用符合要求的集料。抗滑表层的集料直接承受车轮荷载的冲击和磨损作用,若集料或石屑的微观粗糙度较好,颗粒的凸起部分就能穿透水膜和轮胎接触,从而保证车辆行驶时路面的抗滑性能。为了保证抗滑表层集料的微观粗糙度的耐久性,除需要满足一般路面集料的技术要求外,还必须满足石料磨光值、磨耗值和冲击值的要求。交通部公路科研所经测试任认为,砂石、安山岩、玄武岩、花岗岩等抗滑性能好的石料,抗磨耗性能和抗冲击性能都较好,并提出具体指标要求。集料的级配是形成路面构造深度即宏观构造的关键,在设计抗滑层时应根据构造深度要求和当地气候特点选择合适的级配。
(3)加入适量的活性剂。抗滑性能好的集料有耐磨的优点,其中多数属于酸性,与沥青的粘结力相对来说不如碱性石料好。实验证明,粘附等级不低于3级的集料可以直接作用;若低于3级的集料,为提高其抗剥落性能,应掺入表面活性剂。
(4)选择良好的抗滑表层结构。良好的抗滑表层结构是形成路面抗滑能力的保证,在设计中应不断总结经验,根据实际情况确定经济合理的结构类型。对于高等级公路,常用的有以下几种比较成功的类型:一是采用改良的复合集料密级配沥青混凝土。该种沥青混凝土比较密实,孔隙率介于6%～10%,相对于沥青混凝土混合料II。但混凝土中粒径在10mm以上的粗集料采用抗磨光的酸性石料,占30%～50%,细集料和石粉仍可采用碱性石灰岩,其特点是既可以增加油石的抗剥落性,又可以充分利用两种石料产生的抗磨耗能力差,使路在不均匀磨损的情况下,获得较长时间的抗滑效果。铺筑厚度一般为2cm～4cm。二是采用升级配多碎石沥青混凝土。该种混凝土铺筑的路面表层宏观构造深度大,孔隙率在10%以上,碎石含量较多,可达55%～75%,油石比一般为3.8%～5.5%。这种表层结构的特点是构造深度大,但透水,铺筑厚度一般为2cm～4cm。三是采用在热沥青沙层上嵌压抗滑石料。这种结构类型是把抗滑表层和密水层结合的一种特殊结构,施工中将拌有沥青的热抗滑石料热压入沥青砂中碾压形成。其特点是宏观构造深度大,抗滑石料用量少,对缺少抗滑石料地区,经济效益显著。铺筑厚度一般为1.5cm～2cm。四是采用改性沥青混凝土。改性沥青因提高沥青的流变性能、改善与集料的勃附性、延长了耐久性等特点,目前在高等级公路路面中广泛应用。在磨耗层,改性沥青表现出能加深纹理构造深度;而且必要时,还可以增加结合料用量而不冒泛油之险。改性沥青混凝土对保持路面抗滑能力具有明显的长处。五是采用透水沥青抗滑层。透水沥青抗滑层又称排水或多孔隙组层,铺成透水面层,加速路面表面排水,提高轮胎与路面之间的抗滑能力。是当前国际上一种综合解决抗滑问题、视觉特性问题、噪音问题及其它表面特性问题的有效途径。
2.控制路面平整度。若路面不平整引起行驶车辆振动,便产生对路面的冲击力,会对车辆磨损、燃油消耗、行驶舒适度、路面损坏程度和交通安全等直接产生影响。抗滑表层平整度要求从基层开始实施,各结构层的最大不平整限制如下:基层小于10mm;上、下层小于5mm;抗滑表层小于3mm。
3.采用良好的养护办法。检测数据的准确有效是养护决策的前提,这要求各养护管理单位定期对路面进行系统检测,及时跟踪路面的使用状况。在正常的养护中除经常扫除被车辆带进的泥土、杂物外,还应注意当路面出现裂纹和老化龟裂时需进行封面处理。过去一般是采用油砂或石屑单处方法,这种方法虽然可以封闭渗水,养护费用较低,但易改变原有路面的抗滑能力。目前国内外都在采用乳化沥青稀浆层的方法,这种封层方法不但表面色泽均匀,不产生泛油现象,而且稀浆破乳后还能形成较好的粗糙度,摩擦系数和纹理深度都能满足使用要求,是一种较好的养护工艺。
4.综合治理公路环境。为防止尘土带上路面,在公路两侧进行绿化,可减少尘土污染,又增加路容美观度。尽量将路肩硬化,土路与油路正交接时土路应在100m以外硬化,力争做到公路两侧不见土。公路严禁堆放杂物,加强平时的路政管理工作。