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隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

宣布日期：

2025-04-14

摘要

隧道水泥路面加铺SMA是改善路面路用性能，尤其是提升其抗滑性能的主要手艺步伐之一。为研究差别粒径SMA加铺质料的抗滑及其抗滑耐久性，选择SMA-5、SMA-10和SMA-13作为水泥路面加铺质料，接纳加速加载装备(MMLS3)对其举行百万次加载试验，通过测试差别加载次数下SMA加铺层摆值(BPN)转变，剖析了差别粒径SMA抗滑性能的衰变纪律。效果批注，水泥路面SMA罩面加铺手艺可有用提升原路面的抗滑耐久性；随着加载次数的增添，SMA-5、SMA-10和SMA-13沥青罩面BPN值均缓慢衰减；SMA-5初始BPN靠近SMA-10和SMA-13,但其在加载历程中BPN衰减相对显著。该研究可为后续隧道水泥路面沥青罩面加铺手艺提供理论研究基础。

要害词：隧道水泥路面 | SMA | 加速加载试验 | 抗滑性能 | 抗滑耐久性

水泥混凝土路面由于具有强度高、稳固性好、使用年限长、防火性能优越等优点，在我国早期建设的部分隧蹊径面上获得普遍的应用[1-2]。经由恒久的运营后，由于车轮对路面的磨损以及水损害、燃油污染等方面的缘故原由，隧道水泥路面抗滑性能显着衰减。水泥路面的抗滑性能缺乏严重影响着行车的清静。测试批注，浙江省任胡岭隧道雨天摩擦系数仅为29[3];某隧道收支口蹊径雨天摩擦系数仅为正常蹊径的30%50%[4]。湿滑路面极易造成驾驶人情绪和车辆状态的不稳固，是诱发交通事故的主要缘故原由之一。据浙江省统计，2001年隧道内爆发交通事故433起且所有爆发在水泥路面铺装的隧道内[5]。

隧道水泥路面抗滑性能缺乏是诱发交通事故的主要因素之一[6]。近年来，海内外开展了大宗的隧蹊径面抗滑性能提升手艺的研究和实践，其手艺步伐主要有水泥路面处治法和和罩面加铺法。外貌处治法主要有旧水泥路面精铣刨、抛丸、刻槽等手艺；罩面加铺法主要有加铺稀浆封层、微表处、超薄磨耗层、薄层罩面等手艺[7-9]。由于SMA沥青混淆料的优异的耐久性和抗滑性已经获得大宗试验研究和工程应用所验证，成为隧道水泥路面加铺层的主要铺装质料之一[10-12]。但差别粒径的SMA加铺层在轮胎重复作用下的恒久耐久性及其抗滑性能的衰变纪律仍需要进一步深入研究。

本研究选择SMA-5、SMA-10和SMA-13作为水泥路面加铺质料，接纳加速加载装备(MMLS3)对三种SMA举行百万次加载试验，测试了差别加载次数下SMA加铺层摆值(BPN)转变，以期明确差别粒径SMA抗滑耐久性及其抗滑性能的衰变纪律。

试验原质料及配合比设计

SBS改性沥青

SBS改性沥青主要手艺指标依据JTGE20一2011《公路工程沥青及沥青混淆料试验规范》试验要领测定，效果见表1。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

集料与填料

粗集料接纳玄武岩碎石，细集料接纳石灰岩碎石，填料接纳石灰石矿粉。集料规格划分为10-15mm玄武岩，510mm玄武岩，3-5mm玄武岩和03mm石灰岩。集料和矿粉的密度测试效果见表2,筛分试验效果见表3。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

粘结层

修复型防水粘结剂(Caticoat)为水泥混凝土专用的溶剂型粘结剂，可渗透入水泥外貌细孔中，有用地封住细孔。chao高黏度改性沥青(Freshcoat)为一种加热型涂膜防水质料，具有优异的防水性、攻击性、粘结性、耐老化能力和应力吸收效果，其相关手艺指标见表4。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

配合比设计

水泥混凝土标号为C40,配合比设计见表5。SMA-5、SMA-10、SMA-13沥青混淆料配合比设计接纳马歇尔设计要领，三种沥青混淆料配合比设计及zui佳油石比效果见表6,其合成级配曲线见图1-3。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

SMA抗滑性能及抗滑耐久性能试验

试件制备

水泥混凝土标号为C40,各组料经称量、拌和后，放人MMLS3模具中振捣成型，待振捣完毕后，置于(20±2)CC,相对湿度95%以上的养护室养护7d。待养护完毕后，分层涂布双层粘结质料，即先分两次涂抹Caticoat,每次0.2L/㎡，待Caticoat凝固后，再涂抹chao高黏度改性沥青(Freshcoat),涂布量为1.2kg/㎡,并撒布0.7kg/㎡的硅砂，最后划分加铺15mmSMA-5沥青混淆料、30mrnSMA-10沥青混淆料、40mmSMA-13沥青混淆料，并包管复合试件总厚度为100mm,成型后的复合试件见图4。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

SMA抗滑磨耗层抗滑性能及抗滑耐久性能试验

本试验基于MMLS3小型加载装备对SMA沥青罩面举行加载试验，MMLS3加载条件为：胎压0.7MPa,加载速率为5000r/h,单轮荷载2.6kN,总加载次数100X10^4次。加载一定次数后，用摆式摩擦系数测定仪测定并纪录车辙轮迹部位的摆值。随后继续举行MMLS3加载试验。重复此操作历程，依次获得在差别加载次数时复合试件层表的BPN值。

试验效果与剖析

(1)SMA沥青混淆料抗滑性能剖析基于摆式摩擦系数测定仪对SMA-5、SMA-10、SMA-13沥青罩面的初始BPN值举行测定，如图6所示�？梢钥闯�，SMA-5、SMA-10、SMA-13沥青混淆料的初始BPN值划分为63、65、66,随着SMA混淆料粒径的增大，其初始BPN值泛起缓慢增大的趋势。因此，选择公称粒径较大的沥青混淆料作为抗滑罩面有助于提高面层抗滑性能。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

(2)加载次数对SMA沥青混淆料抗滑耐久性能剖析基于MMLS3小型加载装备对SMA-5、SMA-10、SMA-13沥青罩面在25℃下经由百万次加载试验，以摆式仪对加载历程中沥青罩面抗滑性能衰减情形举行测定，如图7所示。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

由图7可以看出，随着加载次数的增添，SMA-5超薄沥青磨耗层、SMA-10薄层沥青罩面、SMA-13薄层沥青罩面的 BPN值均逐渐减小。在3种SMA质料中，SMA-5抗滑耐久性能相对较差，其BPN值衰减速率较快，经由80X10^4左右加载后，其BPN值已不知足规范要求(BPN>42);经由100X10^4次加载后，其BPN值约衰减39.7%。SMA-10、SMA-13抗滑耐久性能相对较好，经由百万次加速加载试验后，SMA-10和SMA-13薄层磨耗层的BPN值衰减划分为20.0%和15.2%,但其抗滑BPN值仍能知足规范要求。剖析缘故原由，主要是由千SMA-10和SMA-13中粗集料含量相对较多，BPN值衰减速率较慢，因此具有较好的抗滑性能坚持能力。

结论

接纳加速加载装备(MMLS3)对SMA-5、SMA-10、SMA-13举行百万次加速加载试验，剖析了三种粒径的SMA质料抗滑耐久性，基于本文接纳的试验质料，得出以下结论：

(1)SMA-13沥青混淆料初始摆值(BPN)略高于SMA-10、SMA-5沥青混淆料，体现出优异的抗滑性能；

(2)随着加载次数增添，SMA抗滑罩面BPN值缓慢衰减，但SMA-5沥青磨耗层BPN值衰减速率显着快于SMA-10、SMA-13沥青罩面；

(3)经由百万次加载试验后，SMA-10、SMA-13薄层沥青罩面BPN值仍可维持在较高水平上，具有较好的抗滑耐久性能。

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手艺研究[J].交通建设与治理，2014,(24):2巧-227.

[2]柯文豪，水泥混凝土路面抗滑性能及评价模子研究[D].西安：长安大学，2010.

[3]耶维挺，熊辉斌，高速公路隧道水泥路面“白改黑＂施工手艺探讨[J].中国高新手艺企业，2014(巧）：92-94.

[4]张锐，黄晓明，赵永利，隧蹊径面使用状态视察与剖析[J].公路隧道，2007,(1):12-16.

[5]黄志义，专长隧道沥青路面火灾历程燃烧机理与清静性试验研究[D].杭州：浙江大学，2007.

[6]刘英，田波，�？�，差别纹理水泥混凝土路面降噪与抗滑特征[J].公路交通科技，2012,29(01):28-33.

[7]DaweiWang,XianhuaChen,ChaoenYin.Influenceofdifferentpolishingconditionsontheskidresistan.:ede?velopmentofasphaltswface[J].Wear,2013(308):71-78.

[8]吕大伟，高速公路水泥混凝土路面加铺沥青层综合手艺研究[D].西安：长安大学，2014.

[9]梁军林，水泥混凝土路面抗滑性能设计要领研究[J].西部交通科技，2009_,(11):10-15.

[10]肖遂安，旧水泥混凝土路面上SMA罩面层施工[J].广东公路交通，2002(1):5-7.

[11]姜海燕、贺鸿，沥青混凝土路面铺策手艺在公路隧道中的应用[J].都会建设理论研究，2014,(12):57-61.

[12]部进良，沥青混凝土路面铺茉手艺在公路隧道中的应用[J].河北修建工程学院学报，2005,23(2):54-57.

作者简介：何伟南(1977-），男，浙江武义人，高级工程师，主要从事公路工程治理与养护事情，Emailhwnhero@163.com

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PaveMLS11小型1/3尺寸路面加速加载测试装备

通常的车辙测试装备，仅对路面质料举行很是慢速的加载丈量，不可模拟真实交通情形，不可模拟真实车轮碾压，也不可举行重复加载。相比之下，PaveMLS11这一套路面加速加载测试装备，可在路面上举行现实加载。通过PAVETEST?操作软件，PaveMLS11的荷载可举行成比例盘算加载，以确保轮压和真实路面状态上的所有尺寸车辆车轮加载坚持统一水平。因此，PaveMLS11的试验效果可用于模拟通例的真实荷载状态，装备可直接用于研究路面上层125mm厚的沥青层路面性能（无论是实验室路面照旧现场路面）。因此，此小型加速加载装备关于研究现场真实路面状态上的所有尺寸车辆车轮加载下路面性能研究，具有很是名贵的价值。

缩小比例的加速加载装备PaveMLS11，也可以用于研究沥青质料面层的疲劳特征。若是具备某些条件，如：荷载频率、温度、横向摆动在内的荷载应用及老化PaveMLS11对路面质料/沥青混淆料的突出研究效果，可用于展望和评价路面车辙等性能。若是相关于通例的加速加载试验状态，需要和通俗车辙测试装备一样评估慢速加载时路面性能的状态，PaveMLS11也可以简质朴现，只需调解它的加载速率即可，然而加载偏向却始终模拟真实验车状态而举行单向的加载模式。

PaveMLS11小型加速加载装备，接纳标准卡车轮胎的1/3比例尺寸轮胎举行加载，装置有4个加载轮，测试长度靠近1.1m，可施加7200次/每小时加载。作用于300mm直径试样上的荷载可至2.7kN（短时间可达2.9kN），轮压700kPa（短时间可达800kPa）。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

产品特点

▍装备设置有横向移动系统，可以模拟现实路面轮迹带上轮迹的正态漫衍，横移宽度左右可达各75mm

▍加载轮宽度80mm，在横向移动系统启动后加载宽度可达230mm

▍特殊巧妙的荷载单位设计结构，使得路面不平的情形下加载轮对地荷载依然是稳固的

▍装备有外地手动和远程自动两种控制方法，在远程模式下软件可以纪录装备高度，情形温度，路面温度和蹊径内部温度及加载速率、次数等信息

▍装备设置有胎压监测系统，在爆发爆胎或者胎压缺乏的情形装备自动警报并�；�

▍装备有多种试验方法，可以在现实蹊径上举行试验，也可以使用设置的大尺寸震惊轮碾成型机，在实验室内成型试验蹊径举行试验，或者在现实蹊径上取芯，将芯样安排在实验室底座内举行试验，或者直接将现实蹊径取样到实验室内举行试验

▍装备可以使用设置的温控系统举行多种温度模式试验，可以举行路面干式加热试验，湿式水循环加热试验，路面制冷低温试验

▍小型加速加载装备设置断面仪，可以在加载后丈量路面车辙，同时可以使用车辙与加载次数的关系展望现实蹊径车辙生长纪律

▍装备通体由不锈钢组成，以避免湿润情形下的侵蚀

差别改性乳化沥青及其冷拌冷铺混淆料性能研究

PaveMLS11小型1/3尺寸路面加速加载测试装备

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