水泥混凝土路面抗滑问题的探讨

水泥混凝土路面抗滑问题的探讨【摘要】进入二十一世纪以来，我国的经济水平不断提高，交通事业也得到迅速发展，经济的发展对公路使用方面的各种性能提出更高要求，其中一点就是水泥混凝土路面的抗滑问题受到更多关注，路面的抗滑性能提高才是保证行车安全的主要方面。水泥混凝土路面不断在我国各个地区普及，但是其抗滑性能的各种不足也逐渐暴露出来，本文针对水泥混凝土路面抗滑问题进行研究，主要探讨引起路面滑的原因，以及抗滑的相应措施的提出，希望对改善水泥混凝土路面抗滑问题提供一些建议。【关键词】水泥混凝土；抗滑；路面经济发展带动了交通事业的发展，尤其是城市的交通发展日新月异，高架桥、隧道不断出现，人们生活水平提高，购买汽车的数量也大幅度增加，交通方面不仅要满足不断增长的交通工具在路面行驶的顺畅，同时也要保证交通工具在路面行驶的安全，道路的技术标准和使用性能必须不断完善，才能满足发展对交通提出的高要求。在道路的技术标准方面目前的做法相对较成熟，由于路面抗滑性能不够完善而导致的交通事故频繁发生，从中可以发现道路性能中的抗滑性能是需要重点改善的，目前水泥混凝土路面抗滑措施并没有形成一套科学系统的办法，本文就水泥混凝土路面的抗滑性能进行探讨，希望能提供一些参考。1.水泥混凝土路面抗滑机理形成路面抗滑的必要条件是需要路面具备足够的微观结构和宏观结构，路的表面有分散的颗粒，这些颗粒形成了路面的凹凸，水泥混凝土表面的这些凹凸纹理在轮胎与路面的相互作用时起到非常大的作用。早在1987年，根据路面纹理的振幅和波长不同，世界道路协会（PIARC）就将路面纹理分成四类1。这四类的分类方式和形成原因如表1所示。表1 水泥混凝土路面纹理的四种类型类型纹理波长范围/mm形成原因细观构造x0.5水泥砂浆和集料表面结构宏观构造0.5x50由集料粒径、形状、空隙排列，由刻槽、嵌压、露石等形成表面饰纹方式大构造50x500施工或病害不平整度500病害这四类不同纹理对路面抗滑性能的作用各不相同，宏观构造的形成原因能使轮胎橡胶变形及迟滞能量损失，从而产生摩擦；而微观构造能刺破残留在路面的薄层水膜，使轮胎和路面保持接触，在低速行驶的车辆抗滑性能上作用较明显，所以路面的抗滑主要由微观和宏观构造构成，路的表面由砂浆层覆盖，粗集料在路面所占比例小于12%，所以相比较微观和宏观构造，微观构造的抗滑作用要小很多。2.影响水泥混凝土路面抗滑性能的主要因素 路面的抗滑性能好，意思就是轮胎和路面的摩擦力大，车辆在刹车时产生的制动距离不至于过大而发生交通事故。摩擦力的物理公式表示为（F=f0c），即轮荷乘以摩擦系数。换句话说就是影响路面抗滑性能的主要因素是摩擦系数的大小，所以研究的方向就是影响路面摩擦系数的因素。2.1湿度影响摩擦系数路面情况分为两种，一种是干燥，另一种是潮湿。路面积水、积水、结冰都属于潮湿类型，在路面潮湿的情况下，车轮与路面之间被水分隔开，无法直接接触，摩擦系数小，导致车速的快慢变化也很难影响摩擦系数的变化。在现实生活中雨天和潮湿天气发生交通事故的频率非常高，正好证明了湿度与摩擦系数之间的反比关系。2.2路面的粗糙程度影响摩擦系数在粗糙的物体表面形成的摩擦力比在光滑的物体表面形成的摩擦力要大，路面的粗糙程度影响了摩擦系数，粗糙的路面使道路表面不易形成水膜，轮胎与粗糙的路面接触时摩擦力增大，汽车制动后的摩阻力也增大，保证了行车安全。2.3轮胎的花纹影响摩擦系数汽车轮胎都是由橡胶制成，橡胶硬度的大小决定着轮胎接触路面局部压力的大小以及摩擦系数的大小。轮胎上的花纹也可以起到抗滑的作用，在潮湿的路面上，轮胎上的花纹凹槽可以起到排水的作用，降低了潮湿路面对抗滑的影响，轮胎花纹的凹凸增加了与路面接触的粗糙程度，摩擦力更大，相反一些使用时间过长，被磨得较光滑的轮胎的摩擦系数降低，抗滑性能也变差。2.4路面的污染情况影响摩擦系数 所谓路面污染情况就是路面上有细沙、油性物质或其他多余的物体。一些运送沙子的货车行驶在路面上，难免会有些沙子洒落下来，当这些洒落下来的细沙留在水泥混凝土路面后，其他的车辆行驶过来，刹车时带用细沙滚动，减小了摩擦力，汽车的制动将受到影响。当路面被油性物质污染后，车辆行驶在路上非常容易打滑，这是因为油性污染物覆盖了路面的微观粗糙度，在轮胎与路面之间形成了隔离介质，这个时候的轮胎与路面脱离了接触，两者之间失去了附着力。3. 测试仪器 要提高水泥混凝土路面的抗滑性能，首先应该对所研究的路面足够了解，这就需要我们对路面上与抗滑性能相关的数据进行测试，有了数据的支持，才能更好的找到解决问题的办法与措施。 一般测试可采用激光纹理测试仪或动态摩擦系数测定仪来进行测试，通过这两种仪器可以测试出路面摩擦系数和平均断面深度值，用这两个数据来判断路面抗滑性能的好坏。激光纹理测试仪的工作原理是仪器在路面发射一束激光，通过棱镜把光反射回来并聚集于一个感应探测器上，通过仪器自身的技术处理计算出测量需要的数据。这种测量方法得出的数据既精确，测量速度又快又简便，用激光纹理测试仪测量出来的数据为平均断面深度。动态摩擦系数测定仪的底部有一个旋转圆盘，设置好一个固定的速度，让底部的橡胶滑溜块的线速度达到固定速度，然后将旋转圆盘放到测试路面上，旋转圆盘的旋转动作在路面摩擦力的作用下最终静止，F表示从旋转到静止的过程中记录橡胶滑溜块与路面的摩擦力，W表示橡胶滑溜块被施加的压力，DF表示动态摩擦系数，其计算公式为：DF=F/W，我们可以通过测量数据的曲线图发现速度与摩擦系数之间的关系2。4.提高水泥混凝土路面抗滑性能的措施4.1抗滑标准怎样的抗滑的数据才算得上是好的抗滑性能？首先就要给出行业统一的抗滑标准，提高水泥混凝土路面抗滑性能的具体方法要依据抗滑标准来实施。水泥混凝土路面抗滑的重要指标就是构造深度，英国的一项研究表明，车速从50公里/小时提高到130公里/小时的时候，混凝土路面构造深度不能小于0.8mm；而法国对路面构造深度的要求不小于1mm。结合我国目前水泥混凝土路面的施工工艺和交通状况，对路面的抗滑标准提出了建议值3。如表2.表2 水泥混凝土路面抗滑标准建议值公路等级一般路段特殊路段构造深度TD(m*m）摩擦系数FPSV构造深度TD(m*m）摩擦系数FPSV竣工检收值使用最低值使用最低值竣工检收值使用最低值使用最低值高速公路0.80.545451.00.85045一、二级公路0.60.440400.80.54540三、四级公路0.40.235350.60.44040注：1.表2的标准中主要控制指标为路面构造深度值（TD），摩擦系数F用动态摩擦系数测定仪测定。2.特殊路段指急弯、陡坡、交叉路口。3.PSV表示水泥砂浆的磨光值。4.2采用高性能材料提高路面抗滑性能抗滑的另一个层面的意思就是耐磨，以抗滑为目的提出了磨耗值指标，所以路面铺设所选用的材料必须具备高耐磨性，或用一些方法和手段使其具备高耐磨性。道路表层选择抗压强度较高的混凝土；选择耐磨性较高的水泥；保证硅质砂粒有较高耐磨性，提高砂的细度模数；真空脱水、机械抹面和二次振捣施工工艺相结合，降低表层水灰比，能使路面平整度和密度得到提高。 4.3改善道路表面处理工艺提高路面抗滑性能水泥混凝土路面的处理工艺有很多种，为了达到提高路面抗滑性能的目的，应该选择能达到此目的的处理工艺，采用合适的路面处理工艺不仅能使路面抗滑性能提高，同时还能使路面形成耐久的宏观构造。我国常用的路面处理工艺有以下几种：（1） 横向压槽工艺 横向压槽法是目前我国比较常用的处理工艺，此方法的前提条件是保证有足够的砂浆层，细集料有足够的抗磨光、耐磨耗能力，使用滚筒式压槽器进行槽宽为10mm，槽间间距为9mm的路面压槽工作，在路面形成均匀顺直的沟槽。（2） 横向拉槽工艺具体工作原理为在混凝土板浇完后的23小时，待水分蒸发掉一部分后的状态保形性较好，这时横向匀速拉动由尼龙和钢丝组成的单排曲形靶，成型后就有横向的拉槽在路面。横向的拉槽能跟轮胎纹理形成错位交叉的摩擦，摩擦力增大，抗滑性能也增大，这种横向拉槽工艺是我国公路部门比较常用的方法之一。（3） 横向拉毛工艺横向拉毛法只适用于城市道路或等级较低的公路，其方法是采用由尼龙丝做成的重扫帚进行拉毛，能达到0.8mm的平均纹理深度，横向拉毛工艺耐久性较差，无法达到高级公路对抗滑性能的要求。（4）横向拉槽拉毛工艺拉槽拉毛工艺相结合，能弥补单种工艺中存在的不足。拉毛刷子第一排为直径0.60.8mm的尼龙丝束，第二排为直径4mm的粗尼龙丝，拉槽拉毛同时进行，大大提高了路面的耐磨耗能力4。（5） 刻槽工艺针对一些行车速度高、制动启动多的路段，可以对路面的槽纹进行加深，以增大摩擦力。在刻槽机上装有金刚石刀片或碳化钨、碳化硅刀片，对旧路面刻槽。槽纹有横向和纵向两种，槽宽设计为36mm，槽深46mm，槽间距为2540mm5。刻槽工艺能使路面形成宏观构造纹理，大大提高路面的耐磨性，并且美观，但是此种工艺有施工成本高、效率低的缺点。4.4在路面加铺防滑层 此方法针对旧路面实施，在旧路面进行凿毛处理并清洁后，涂上树脂黏结剂进行加铺层设计，摊铺好表层后用超缓凝剂喷洒表面，表层形成的砂浆用洗刷机清理掉，最后形成厚度达到47cm的高强度裸露粗集料罩面。5.结束语目前我国水泥混凝土路面的抗滑性能还无法达到要求，大部分路面使用35年后抗滑性能逐渐变差，给交通带来负面影响，导致较多交通事故的发生。我国使用的道路表面处理工艺对路面适用性不是很强，并且还都处于比较落后的阶段，很多国际上采用的高技术工艺我国还没有条件实现，借鉴国外成功案例，和引进国外先进技术是提高水泥混凝土路面抗滑性能的下一步工作重点。【参考文献】1陈仲明,尤超,马胜军.公路隧道水泥混凝土路面抗滑处治技术研究J.交通建设与管理,2014,12(14)