总第 202 期
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公路与汽运
Highways 4 Automolive Applications
湿热环境下超薄磨耗层配比设计及抗滑性能研究
黄伟
（广东能达高等级公路维护有限公司!广东广州510030）
摘要：以华南湿热环境为背景，进行广云（广州一云浮）高速公路超薄磨耗层AC —8配比设计，
确定最佳油石比及材料组成；以温度、湿度为研究变量，制作试件进行超薄磨耗层抗滑构造深度试验 分析，提出改善温度、湿度环境下沥青面层抗滑性能的措施；最后进行油石比变化影响沥青面层抗滑 性能的试验分析%结果表明,AC —8目标配合比为粗集料（5〜10 mm 碎石）：细集料（0〜5 mm 机制 砂）：矿粉=61 : 30 : 9，最佳油石比为6.35%；温度、湿度变化均影响混合料的构造深度，其中温度
影响程度更显著；油石比显著影响试件的构造深度残留率，油石比越大，构造深度残留率损失越大; 车辙时间也影响试件的构造深度残留率，车辙试验中应确保车辙时间一致，以免因车辙时间不一致
造成试验结果误差％
关键词：公路；超薄磨耗层；配比设计；抗滑性能；湿热环境
中图分类号：U41&6 文献标志码：A 文章编号1671 —2668（2021）01 —0087 —04
超薄磨耗层运用到路面中能提高路面的抗滑性 能。路面抗滑性能指标主要包括路面构造深度及横 向摩擦系数。从测试便捷性及运用程度来看，以路面 构造深度作为路面抗滑性能指标更常见。超薄磨耗
层的构造深度受环境影响，湿热环境下超薄磨耗层的 构造深度与干燥环境下有显著区别。刘奕研究了湿
热环境下影响超薄磨耗层抗滑性能的因素，指出施工
中应将理论配比中油石比含量降低0.3%〜0.5%。 目前，关于湿热环境影响超薄沥青砼抗滑性能的成果 较多，但都建立在室内试验的基础上，需通过现场试
验确定温度、湿度的影响程度。
G80广昆（广州一昆明）高速公路广云（广州一云 浮）段位于广东西部地区，路线全长37.45 km，双向四
车道，设计速度为100 km/h ，部分路段为120 km/h ， 于2004年12月24日正式开通。该高速公路位于北
回归线以南，属南亚热带季风海洋性气候，湿润多雨, 夏无酷暑，冬无严寒，属于典型的湿热地区。该文以 其为对象，进行湿热环境下AC —8超薄磨耗层配比 设计$分析温度、 湿度变化对超薄磨耗层抗滑性能的
影响。
1原材料
（1） 沥青。该项目加铺的超薄磨耗层采用SBS （1 —C 级）沥青，其技术指标检测结果见表1 %
（2） 集料。集料特性影响沥青混合料的路用性 质，在沥青混合料设计中集料选择非常重要。该项
表1 SBS 改性沥青技术指标检测结果
技术指标
标准要求检测结果
针入度(25 C,100 g,5 s )/(0.1 mm )
60 〜80
7300软化点T r 4b /C
)556670
延度(5C,5 cm/ min) /cm
)30
4688
目中细粒式沥青砼AC —8所用粗、细集料规格分别
为5〜10 mm 英安 岩碎石和 0〜5 mm 石灰岩机制 砂。根据JTG E42 — 2005-公路工程集料试验规程》,
粗集料压碎值'26%、表观密度）2.6 g/cmj 吸水率
'2.0%，细集料表观密度）2.5 g/cm 3 %集料密度及 各项技术指标检测结果显示：细集料表观密度＞2.5
g/cm 3 ，满足规范要求；粗集料压碎值为19.8% ＜
26%，表观密度＞2.6 g/cm 3 ，吸水率＜2%，均满足规
范要求。
（3） 矿粉。按JTG E42 — 2005-公路工程集料试 验规程》进行测试，测得矿粉的表观密度为2.754
g/cm 3 ＞2.5 g/cm 3，满足规范要求。
（4） 原材料试验环境。原材料试验时温度为20 〜30 C，湿度为40%〜60%%
2湿热环境下超薄磨耗层配比设计及性能
分析
（1） 矿料级配组成要求％该项目加铺的细粒式 沥青砼AC —8的矿料级配见表2%
（2） 矿料级配合成计算％采用水洗法进行沥青 砼矿料级配筛分试验，得到筛分试验结果及目标配
88公路与汽运2021年1月
表2细粒式沥青砼AC-8的矿料级配
筛孔尺寸/mm通过率/%筛孔尺寸/mm通过率/% 00758.75 1.18236
015012.5236284
030015.8 4.75963
06001879.501000
合比矿料合成级配(见表3)%沥青混合料中各集料的比值为粗集料：细集料：矿粉=61：30：9。图1为细粒式沥青砼AC—8矿料级配曲线%
(3)马歇尔试验%细粒式沥青砼AC—8的马歇尔试验结果见表4和图2。由表4和图2可知：沥表3细粒式沥青砼AC-8矿料级配合成计算
各集料通过率/%
筛孔尺一—-------------合成级配推荐级配5〜！00〜5
寸/mm矿粉通过率/%通过率/% 9500982100010009891000 720045210001000661962 4750139121000363362 2360044571000224286 1180043321000187234 0600042091000152191 0300041331000129155 01500482996114126 00750453947102103
矿粉646302931000—
100
o
o
O
8
6
4
20
20246810
筛孔尺寸/mm
图1细粒式沥青砼AC-8的矿料级配曲线
青混合料的空隙率取6%时，沥青混合料的油石比最佳％采用差分法，取空隙率为6%，对应的油石比计算结果为6.35%%因此，沥青混合料的最佳油石比为6.35%，毛体积密度为2.252g/cm3%
(4)路用性能试验％对油石比为6.35%的混合料进行车辙试件和冻融劈裂试验，试验结果分别见表4细粒式沥青砼AC-8马歇尔试验结果
油石比/
%
(
毛体积
密度/
:g•cm3)
最大理
论密度/
(g•cm3)
空隙
率/%
矿料间
隙率/
张闾实
%
沥青饱
和度/
% 552227241278193602 602249240665188645 652254239258189687 702248238044184754
2.255
2.250
2.245
2.240
2.235
2.230
2.225
5.4 5.6 5.8
6.0 6.2 6.4 6.6 6.8
7.07.2
油石比/%
(a)油石比与毛体积密度的关系
图2细粒式沥青砼AC-8
马歇尔试验曲线
2021 年 第 1 期
黄伟：湿热环境下超薄磨耗层配比设计及抗滑性能研究
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表5、表6%由表5和表6可知：细粒式沥青砼AC — 粗集料（5〜10 mm 碎石"：细集料（0〜5 mm 机制8的各项技术指标均达到规范要求，目标配合比为
砂"：矿粉=61 : 30 : 9，最佳油石比为6.35% %
表5细粒式沥青砼AC — 8车辙试验结果
表6细粒式沥青砼AC — 8冻融劈裂试验结果试件编号
不同时间（min ）的变形量/ mm
动稳定度/（次/ mm 1）
相对变形/%1
4560
试验值均值
试验值
均值
1
015102
1115838226
201309210171116978
189198
3
014
085
093
7986
171
强度/kN
冻融劈裂
丰编号 --------------------------------试验值 均值
强度比/%
1（冻融）521
3（冻融）502505
4（冻融）4912（未冻融）
546
5（未冻融）527529
6（未冻融）
515
3湿热环境下超薄磨耗层抗滑性能分析3.1温度和湿度对抗滑性能的影响
以温度、湿度为研究变量，设置6种不同温度及
曹素华6种不同湿度环境，将试块在设定的环境中养护后 测定AC —8混合料的构造深度％每个变量制作4
块试件，共48块试件％不同温度、湿度工况下AC
—8混合料的构造深度见表7%
表7不同温度、湿度下AC — 8混合料构造深度测试结果
变量变量值
各试件构造深度/mm
构造深度
均 值/ mm
觇标12341i 13513012512612910 i
119122128131
125
温
20 i 111117109120114度
30 i
107112111113
11140 i 102
097
101
09309850 i
092091089097
092
0107
111
1091161111% 〜20%
109108115
113
111湿
21% 〜40%
115116112108113度
41% 〜60%
112
113
111117113
61% 〜80%111117109
12011481% 〜100%113
115
120
116
116
由表7可知：温度和湿度变化均影响混合料的
构造深度％湿度保持不变时，随着温度的升高，试件 的构造深度逐渐降低，1 C 下试件构造深度比50 C
下构造深度高0.37 mm，温度变化对试件构造深度
的影响较大％温度保持不变时，随着湿度的增大，试 件的构造深度逐步增大，但变化幅度较小，湿度为零
时试件构造深度比81%-100%湿度下构造深度仅
小0.05 mm，湿度变化对试件构造深度的影响较小%
温度、湿度均影响试件的构造深度，在不同温
度、湿度环境下，试件展现出来的抗滑性能存在差
异％考虑到温度对构造深度的影响更大，采用非线 性函数关系式进行拟合，建立温度与构造深度之间
的函数关系［见式（1）（%对表7中不同温度下试件
构造深度进行拟合，得到a =0.955、= —0.068%
H Gz =a X T I
（1）
式中:H gz 为构造深度;a 、为回归系数P 为温度％
3.2油石比对抗滑性能的影响
湿热环境湿度大、温度高，对沥青面层油石比的
影响较大，会导致路面油石比不稳定，导致路面构造 深度降低％因此，湿热环境中影响路面抗滑性能的
关键指标为油石比% 为分析油石比对路面构造深度 的影响，采用构造深度残留率进行评价％
不同油石比下AC — 8混合料各制备3个标准 马歇尔击实试件，检测其构造深度H 1%对试件进
行轮碾试验，试验结束后沿轮迹带将试件切割成矩
形，测量其构造深度H 2%以轮碾试验前后试件的 构造深度变化作为混合料构造深度残留率H ，计算
公式见式（2） %不同油石比下AC —8混合料的构造
深度残留率见表8%
H = H Z /H 1
（2）
表8 AC —8混合料油石比一构造深度试验结果
油石比/% -
各试件的构造深度残留率/%构造深度残 留率均值/%
123
5592393592892960857853
83284765
801
802
803
802
70706721711713
由表8可知：不同油石比下试件构造深度残留 率不同，油石比影响试件的残留率％随着油石比的
90公路与汽运2021年1月
增大，试件构造深度残留率显著减小％并非采取较大油石比更有利于超薄磨耗层的抗滑性能提高，超薄磨耗层施工中应控制好油石比。该项目采用6.35%的油石比能保障超薄磨耗层构造深度残留率达到相关要求％
试验中发现，车辙试验时间会影响试件的构造深度残留率％取一组马歇尔试件，分别增加车辙试验时间(如降低轮碾速度、延迟轮碾时间)10,30,50 s，测试混合料的构造深度，结果见表9。
表9油石比为6.0%时不同车辙时间下AC-8混合料的
构造深度残留率
车辙时间-
各试件的构造深度残留率/%构造深度残
留率均值/%
123
标准轮碾85785383.2847
标准轮碾
833821808821 +10s
标准轮碾
797775753775 +30s
标准轮碾
74574273.2740 +50s
由表9可知：车辙时间不同，试件的构造深度也不同。随着车辙时间的增大，试件的构造深度残留率减小％车辙试验中应确保车辙时间一致，避免因车辙时间不一致造成试验结果误差％
3.3提高沥青路面抗滑性能的措施
依据该项目现场施工环境，结合现有超薄磨耗层抗滑性能研究成果，可从以下方面采取措施提高沥青路面的抗滑性能％
(1)结合施工现场油石比现状调整最佳油石比，根据经验，油石比可降低0.3%〜0.5%%
(2)提高沥青品质％从试验路效果来看，密级配AC—8超薄磨耗层可采用I—D级改性沥青％
(3)改善黏附性％车辆荷载作用在沥青路面上时，泉吸作用下将沥青抽离到路面处，从而增加车辆轮胎接触的沥青量，不利于路面抗滑％因此，需确保沥青和集料间的黏附性％
4结论
(1)AC—8混合料的目标配合比为粗集料(5〜10mm碎石)：细集料(0〜5mm机制砂)：矿粉= 61=30=9，最佳油石比为6.35%%
(2)温度和湿度变化均会影响混合料的构造深度％湿度保持不变时，随着温度的升高，试件的构造深度逐渐降低；温度保持不变时，随着湿度的增大，试件的构造深度逐步增大，但变化幅度较小％相对于温度变化，湿度变化对试件构造深度的影响较小％
(3)油石比影响试件的构造深度残留率，随着油石比的增大，试件的构造深度残留率显著减小％超薄磨耗层使用中应控制好油石比，并非油石比越大越有利于超薄磨耗层的抗滑性能提高％
(4)车辙试验时间会影响试件的构造深度残留率，车辙时间增大，试件的构造深度残留率减小％车辙试验中应确保车辙时间一致％
(5)湿热环境会造成沥青路面油石比不稳定，导致沥青路面构造深度衰减较快％油石比影响沥青路面的抗滑性能，可从调整最佳油石比、采用高品质沥青、改善沥青和集料间黏附性等入手提高超薄磨耗层的抗滑性能％
参考文献：
动画片三国演义主题曲
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