沥青路面的磨光研究：从宏观到微观尺度.pdf

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1、第33卷第2期中外公路452013年4月文章编号：1671—2579(2013)02-0045—06沥青路面的磨光研究：从宏观到微观尺度陈先华。陈胜霞。，黄晓明，杨军，B．Steinauer。(1．东南大学交通学院，江苏南京310096；2．通标标准技术服务(上海)有限公司；3．ISAC，RWTH—AACHEN，AACHEN，Germany)摘要：沥青路面的磨光及其所导致的路面抗滑性能下降是与道路交通安全密切相关的世界性问题。该文结合室内加速磨光试验结果，对国内外沥青路面抗滑性能与路面磨光机理的研究进行了总结述评。回顾了轮胎一路面的摩擦机理，分析了路面抗滑性能的

2、测试原理与指标分类，归纳了路面抗滑性能的演化规律与沥青路面的磨损机制及测试方法。结论认为进一步的研究可围绕基于滚动模式的加速磨光试验，采用更为精确的观测手段，综合宏观测试结果与微观分析手段，探明集料及其主要矿物成分在磨光进程中的行为，确定影响沥青混合料抗滑水平及其下降速率的关键材料因素，为材料选择与设计提供依据。关键词：沥青路面；表面纹理；抗滑性能；磨光机理；演化规律沥青路面的磨损机制以及集料在磨光进程中的行为，1前言指出了沥青路面的磨光研究需要解决的关键问题。路面抗滑是与道路交通安全密切相关的世界性问2轮胎与沥青路面的摩擦机理题。大量的统计数据表明：道路交通事

3、故发生率与路面的抗滑性能密切相关，路段的雨天事故发生率与晴2．1路表形貌的几何尺度天事故发生率均随路面抗滑指标值的提高而下降；而汽车得以加速、制动及转弯的驱动力均通过轮胎在汽车轮胎与环境荷载的综合作用下，因沥青路面被与路面的摩擦力传递，所能传递的最大摩擦力取决于磨光，其抗滑性能持续下降。沥青路面的抗滑性能主轮胎与路面的特性以及其接触面积。路表纹理是决定要受表面宏观纹理与微观纹理控制。为防止因路面磨轮胎一路面相互作用如摩擦、噪声、水漂、轮胎磨耗等光对交通安全的影响，传统做法为采用特定方法对路最重要的特征指标。世界道路协会PIARC组织根据表抗滑指标进行持续监测；当

4、路表抗滑指标降至预设其波长、振幅、功率谱特性及其对道路使用者所产生的门槛值时，即采用铣刨并加铺抗滑表层的方式以维持可能影响，将路表特征自大至小分为不平度、巨纹理、路面的抗滑性能。对路表抗滑指标进行监测并采取补宏观纹理与微观纹理4个尺度，如图1所示。一般认救措施是必要的，但这种事后补救行为需耗费大量的为，宏观纹理与微观纹理对轮胎与路面问摩擦的影响时间且不经济。在沥青混合料选材与设计阶段即能确最大。保路面具有良好的持久抗滑性能是一种更为主动有效2．2轮胎与沥青路面的摩擦机理的预防行为，但目前尚无法达到主动预防的目标。轮胎与路面间的摩擦是一个非常复杂的现象，其该文对国

5、内外沥青路面抗滑与磨光机理的最新研摩擦系数的大小与接触压力、滑移速度、温度、路表特究情况进行了总结与述评，在介绍轮胎一路面的摩擦性、橡胶轮胎自身的固有特性以及路表与轮胎的受污机理的基础上，对路面抗滑性能的表征、测试原理进行染情况(如有水、冰雪或大量灰尘等)等密切相关。从了分析，归纳了路面抗滑性能的演化规律，初步分析了物理机理上看，轮胎与路面问的摩擦系数主要由迟滞收稿日期：2012一O6—26基金项目t国家自然科学基金资助项目(编号：50905053)；第43批教育部留学回国人员科研基金；中央高校基本科研业务费(重大科学引导基金)作者简介：陈先华，男，博士，副教授

6、．E—mail：chenxh@seu：edu．cn2013年第2期陈先华，等：沥青路面的磨光研究：从宏观到微观尺度47胎与路面间的摩擦力／摩擦系数随轮胎滑移量而改变。时，轮胎沿路面滑移，若离心力超过横向摩擦力，轮胎在直道上制动时，典型的纵向摩擦系数LFC一滑移率将产生横向滑移，即便它仍在旋转。因此，定义滑移角的关系曲线如图4(a)所示。在弯道上，车辆行驶方向为轮胎旋转平面与轮迹切线的夹角，如图4(b)所示，与轮胎旋转平面之间存在偏转滑移，该滑移引起轮胎即可得到横向力系数SFC与滑移角的关系，如图4与路面产生摩擦使车辆按曲线方向行驶；当开始制动(c)所示。鐾譬轮￡

7、‰LFCk7％一2O％100％角艿(a)纵向摩擦系数与滑移率的关系(b)滑移角的定度(c)横向力系数与滑移角的关系图4轮胎制动时特征摩擦参数的变化规律OO目前用于测试路面抗滑性能的仪器包括摆式摩擦规律(图5)。结合沥青混合料的室内加速磨光试验结54仪、动摩擦测试仪、SCRIM、GripTester、ADHERA、果(图6)与实际道路抗滑性能的观测结果，路面抗滑Roadstar等超过20种。根据测试指标与路面摩擦物理意义的关联程度可将其分为直接指标与间接指标两大类，直接指标包括纵向摩擦系数LFC、横向力系数丕SFC、摩擦摆值、动摩擦系数等，间接指标则包括筻迥MTD

8、、IFI等经验性指标。依