摘要：研究了集料巖性、級配類型與粗細程度以及荷載大小三因素對瀝青混合料抗滑性能的影響。集料巖性不同，瀝青混合料抗滑性能衰變趨勢雖相同，但抗滑能力不同；巖性相同的集料，地理區域、岩層層位、地質構造以及造岩礦物種類與含量等的差異均會引起瀝青混合料抗滑性能的差異性。SMA型瀝青混合料抗滑性能優於AC型，且級配越粗，瀝青混合料的抗滑性能越好。加載荷重越大，瀝青混合料的抗滑性能衰減越快。為保證瀝青混合料獲得適宜的長期抗滑性能，輕交通下，可以選用AC粗型級配；中交通下，優先選用SMA級配；重交通下，應選用SMA粗型級配以及抗滑性能優異的集料。
關鍵詞：道路工程；集料巖性；級配；荷載大小；抗滑性能
隨著經濟與科學技術的迅猛發展，近年來中國交通運輸業日益呈現出高車速、大流量、重輪載的特點，因此對路面安全性提出了更高的要求，而保證路面行車安全以及快速行駛的一個重要指標就是路面的抗滑能力。路面在長期使用過程中，抗滑水平會有不同程度的衰減，衰減的差異性主要與路面材料特性、級配類型與粗細、交通流大小與行車速度、潮溼狀況、滑溜性、汙染等相關。
禤煒安研究了不同巖性石料、不同粗細級配的瀝青混合料抗滑性能變化規律，得出玄武岩瀝青混合料抗滑性能優於石灰岩瀝青混合料，且相同巖性石料的瀝青混合料抗滑性能取決於石料本身的物理特性；AC-13型級配越粗，混合料的抗滑性能越優；張小瑞通過研究得出開級配瀝青混合料的抗磨光性能較好，磨光衰減速率較小。硬度大、硅石含量高以及礦物組成複雜的集料的瀝青混合料抗磨光性能好；儲應松等根據現場累計當量軸次與橫向力系數的數據，建立了AC-13型瀝青路面的抗滑性能衰減模型，認為交通量增加是路面抗滑能力降低的主導因素；李長城等認為路面水膜及其厚度、溫度、砂粒等路面狀況均會影響路面的抗滑力。
該文基於自研儀器“集料/瀝青混合料摩擦特性測試儀”，連續、自動地測試路面材料的動態摩擦係數，減少測擺值、構造深度等間隔試驗的人為、機器等誤差，以便於研究集料巖性、級配類型與粗細程度、荷載大小等因素影響下瀝青混合料的抗滑能力衰變規律。
集料/瀝青混合料摩擦特性測試儀簡介
測試儀結構簡介
自主研發的集料/瀝青混合料摩擦特性測試儀由操作界面、驅動系統、加載系統、承樣臺、磨具系統、加熱系統以及噴水系統組成。其中：①操作界面為測試儀的觸控軟件，控制著測試儀的運行、試驗參數設定、動態數據記錄與打印、故障預警等；②驅動系統為電缸，帶動磨具作直線往返運動，實現加速的功能；③磨具系統包括磨具及其固定試槽。儀器運轉時，為可動部分，在驅動系統帶動下做直線往返運動；④加載系統為氣缸，作用於試樣中心點，可自動找平；⑤承樣臺為用於承裝集料板或瀝青混合料試件板的試槽，可以推拉，便於裝卸試件。儀器運轉時，為固定部分，承受著磨具的直線往返磨光磨耗運動；⑥加熱系統用於模擬路面溫度變化；⑦噴水系統為小型循環水泵，流量可調可控，用於模擬路面乾溼狀態。
測試儀運行原理
測試儀由電缸驅動運轉，每個單次單向直線運動由3個運動階段組成，即加速運行階段、勻速運行階段與減速運行階段，試樣的加速加載磨光磨耗運動與數據採集均發生在勻速行駛階段。根據該階段試件板運行的推拉力與摩擦力、摩擦力與加載力(正壓力)的關係，自動化檢測出路面材料的動態摩擦力，即動態摩擦力=推拉力/加載力。
測試儀測試方法
成型300mm×150mm×500mm的集料板試件，並將集料板試件安裝於承樣臺上，固定；然後打開電源開關，進行試驗荷載、溫度、水流量的調節；最後在操作界面上輸入運行速度、時間等試驗參數，點擊開始按鈕，即進入試驗狀態。試驗開始後，儀器實時自動化測試試驗數據直至試驗結束，數據打印等，中途無需停止試驗、拆卸試件以測試擺值、構造深度等。
集料巖性對瀝青混合料抗滑性能的影響
採用自主研發的“集料/瀝青混合料摩擦特性測試儀”對不同巖性集料製備的混合料試件板進行加速加載磨光磨耗試驗，並自動測試混合料試件板的動態摩擦力。試驗時，試件被安裝於儀器試樣槽中，用於模擬實際路面所用瀝青混合料，並承受儀器的勻速往復磨光磨耗運動，實現加速加載的功效。整個試驗在噴水狀態下進行，並始終保持試件板表面的水膜厚度為15mm，研究最不利狀態下的瀝青混合料試件板的抗滑性能。
可知：從磨前到1h內，試件經受小荷載、短時間、低速下的磨光磨耗，表層瀝青膜被遷移至試件表面凹陷處，並伴隨著瀝青混合料的壓密和遷移變形，試件表面構造減小，但另一方面裸露集料的表面紋理開始提供微觀摩擦力，整體造成初期表面動態摩擦力的變化不定。從磨光磨耗的25h，裸露集料的表面微觀紋理逐漸被磨光，偏向於試件板本身的宏觀構造提供抗滑力，此時集料表面初始粗糙度、主要礦物組成、晶體結構等起到關鍵作用。因此，為了研究集料巖性本身對混合料抗滑性能的影響，特對磨光磨耗的25h數據每隔1h取值，並進行擬合，得出衰減速率。
可知：
(1)集料巖性不同，混合料試件板的抗滑性能衰變規律相同，但抗滑能力的衰減速率與衰減終值各異；石灰岩混合料試件板的衰減速率大於玄武岩、輝綠岩以及花崗岩混合料，但其衰減終值最小。這是因為石灰岩主要礦物成分為方解石，部分石灰岩為白雲石，方解石與白雲石具有很好的解理性和較差的結晶度，一方面弱化岩石強度；另一方面具有較強的各向異性，在平行於面理方向上易以層狀切削的方式被行車荷載磨損脫落。因此石灰岩混合料試件板的長期抗滑性能較弱。然而玄武岩、輝綠岩、花崗岩三者雖然均為岩漿岩，但其長期抗滑性能亦具有差異性，主要與其晶粒大小、結構構造有關。玄武岩一般呈隱晶質，細粒；輝綠岩顯晶質，細-中粒；花崗岩晶體為粗粒至巨粒結構和塊狀結構。一般而言，細結構的岩石顆粒間接觸面較大，聯結力較強，強度高，抵抗磨耗的作用力也強，因此從三者的顆粒大小上，可知玄武岩抗磨耗能力強於輝綠岩，輝綠岩強於花崗岩。但是在相同級配、用油量以及潮溼狀態下，混合料在磨光磨耗過程中，試件抗滑性能的衰減速率和衰減終值不僅與集料本身的磨光磨耗特性有關，還與混合料的施工工藝、壓實度等有關。
(2)雲南十五標石灰岩集料因取樣時間不同，其所處的岩層層位略有差異，因此早期用於路基階段的集料製備出的瀝青混合料抗滑試件板的動態摩擦係數小於用於路面層位的抗滑試件板的動態摩擦係數；且前者的長期抗滑性能衰變速率大於後者，約為後者的1.06倍。說明同一種集料，因料源的差異，其混合料長期抗滑性能不同，主要取決於集料本身的技術性質。
(3)即便是同一巖性的集料，因其所處的地理區域不同、地質構造的不同、造岩礦物種類與含量的差異等，其混合料試件板的長期抗滑性能衰減速率和衰減終值亦有所差異。如雲南玄武岩與江蘇玄武岩、新疆花崗岩與重慶花崗岩、湖北輝綠岩與湖南輝綠岩的差異等。
級配對瀝青混合料抗滑性能的影響
瀝青路面微觀構造與宏觀構造取決於裸露礦料的表面特性和顆粒間形成的“微凸體”，而礦料的級配對其表層礦料裸露程度、構造深度起著決定性作用。因此，該文采用不同的混合料級配類型及粗細程度分別製備混合料抗滑試件板，研究不同級配類型且不同粗細級配下混合料的抗滑性能變化規律。
可知：SMA-13級配中，級配3粗於級配2；AC-13級配中，級配4位於級配中值的上方，偏細；級配5、6均位於級配中值的下方，偏粗，且級配5、6中，≤4.75mm篩孔的通過率相同，級配6粗於級配5。
可知：不論級配的粗細，SMA級配的抗滑耐磨性能均優於AC級配；同一級配類型下，均是級配越粗，混合料的抗滑性能越好。這是因為SMA級配或者是同一級配類型的較粗級配，其混合料表面構造深度大於AC級配或者同一級配類型的較細級配。但是不論級配類型與粗細程度如何，石灰岩瀝青混合料中摻配玄武岩集料後，其抗滑性能均得到較大改善，說明集料互摻技術能夠改善瀝青路面抗滑表層的抗滑性能。
荷載對瀝青混合料抗滑性能的影響
採用不同的加載荷重分別製備SMA-13與AC-13混合料抗滑試件板，研究不同荷重下混合料的抗滑性能變化規律。
可知：同一級配類型下，均是加速加載磨光磨耗試驗的荷重越大，抗滑性能衰減越快；不論加載荷重的大小，石灰岩瀝青混合料中摻配玄武岩集料後，其抗滑性能均得到較大改善；相同加載荷重、相同摻配方案下，SMA級配的抗滑耐磨性能均優於AC級配；同一級配類型下，級配越粗，抗滑性能越好。因此，為保證瀝青混合料獲得適宜的長期抗滑性能，輕交通下，可以選用AC粗型級配；中交通下，優先選用SMA級配；重交通下，應選用SMA粗型級配。
集料本身的長期抗滑性能越好，其瀝青混合料以及互摻瀝青混合料均亦具有較優的長期抗滑性能。同時交通量越大，瀝青混合料以及互摻瀝青混合料抗滑性能衰減越快，因此在重交通路段，也優先選用長期抗滑性能較優的集料，即選用本身抗滑耐磨性能較好的集料。
結論
(1)集料巖性不同，瀝青混合料抗滑性能衰變趨勢相同，但抗滑能力不同，石灰岩瀝青混合料的抗滑能力較弱；集料巖性相同，而地理區域、岩層層位、地質構造以及造岩礦物種類與含量的差異等均會引起瀝青混合料抗滑性能的差異性；相同級配、用油量以及潮溼狀態下，集料巖性雖是瀝青混合料抗滑性能差異性的決定因素，但瀝青混合料抗滑性能仍與混合料的施工工藝、壓實度等相關。
(2)加載荷重越大，瀝青混合料的抗滑性能衰減越快；不論加載荷重的大小，SMA型瀝青混合料抗滑性能均優於AC型，且級配越粗，瀝青混合料的抗滑性能越好。為保證瀝青混合料獲得適宜的長期抗滑性能，輕交通下，可以選用AC粗型級配；中交通下，優先選用SMA級配；重交通下，應選用SMA粗型級配，且本身抗滑耐磨性能較好的集料及其混合料。
(3)石灰岩瀝青混合料中摻配玄武岩集料後，抗滑性能大大改善，為此提出瀝青路面抗滑表層的集料互摻技術。
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