長期以來，國內外學者對瀝青路面的抗滑性能進行了大量的研究。羅桑等對環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝的表面特性進行了試驗評價，研究發(fā)現(xiàn)環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝密水性好，抗滑性能滿足設計要求，但在雨天車輛行駛速度高時，易出現(xiàn)車輛打滑現(xiàn)象。張肖寧分析了現(xiàn)有鋼橋面鋪裝環(huán)氧瀝青混凝土設計理論和方法的不足，采用改進的粗集料孔隙填充法(CAVF)來提高環(huán)氧瀝青混凝土的抗滑性能。曹平研究了各種污染物對常見瀝青路面抗滑性能的影響，試驗表明，路面污染物的存在會嚴重影響瀝青路面抗滑性能，且污染物分布越集中，影響的程度越大。Do等采用高分辨率光學系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn)，在沖刷后路面污染物仍會有部分殘留在路面上，對路面抗滑性能產生影響。綜上所述，目前涉及環(huán)氧瀝青混凝土鋪裝表面抗滑性能的研究相對較少，且主要側重于室內試驗模擬正常氣候下路面的抗滑性能。而對于多種氣候作用下環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能問題更是鮮有研究。

  因此，本文通過分析我國常見氣候，結合不利氣候條件對行車安全及路表宏觀構造的影響程度，選取沙塵氣候、雨水氣候和冰凍氣候，試驗研究３種氣候作用下環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的變化規(guī)律，可為鋼橋環(huán)氧瀝青混凝土路面安全行車警示提供理論依據(jù)。

  試驗材料與測試方法

  試驗用環(huán)氧瀝青混合料

  選取最大公稱粒徑為13.2mm的玄武巖為集料，其主要技術指標參考環(huán)氧瀝青混合料的研究成果。采用馬歇爾試驗確定環(huán)氧瀝青混合料最佳油石比為6.5%。試驗采用輪碾法成型大小為300mm×300mm×50mm的EA-10車轍板試件，在車轍板上標記大小為126mm×75mm的矩形區(qū)域作為摩擦接觸區(qū)。

  表面抗滑性能測試方法

  環(huán)氧瀝青混合料EA-10采用懸浮密實結構，構造深度普遍較小，試驗數(shù)據(jù)區(qū)分度不大。本研究采用BM-III型擺式摩擦系數(shù)儀進行車轍板試件表面擺值(BPN)的測量，以此來表征試件抗滑性能的大小。使用擺式摩擦儀進行BPN測量時需要對路面進行灑水處理，并換算成20℃時的BPN值。本研究由于需要研究不同氣候作用下干、濕兩種路面狀況的抗滑性能，所以并未對路面進行灑水處理，且所測得的BPN也未進行相應地換算。本文所測的BPN值具有特定含義，用BPN表示，主要用于抗滑能力的比較。

  沙塵氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響

  結合現(xiàn)有的沙塵氣候分級情況，按照能見度大小將沙塵氣候劃分為3個級別：浮塵、揚塵和沙塵暴。進行路面沙塵氣候模擬時，浮塵氣候選用泥粉(6號集料，粒徑小于0.075mm)，揚塵氣候選用泥粉及細砂(5號集料，粒徑約為0.6~0.3mm)的混合物，沙塵暴氣候選用泥粉、細砂及粗砂(4號集料，粒徑為2.36mm~1.18mm)，使用前對集料進行烘干處理。

  為分析沙塵物質分布情況對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響，將沙塵物質在摩擦接觸區(qū)的分布情況劃為3檔：清潔路面、局部覆蓋、全覆蓋。

  采用擺式摩擦儀對干燥狀態(tài)下的摩擦接觸區(qū)進行試驗測量，步驟如下。

  (1)測量清潔車轍板試件摩擦接觸區(qū)的BPN＊，測量5次(5次數(shù)值差應不大于3，否則重新測量)。

  (2)在車轍板試件的摩擦接觸區(qū)內添加對應沙塵物質至局部覆蓋，測量其BPN＊，直到3次BPN＊沒有明顯變化為止。測量完用毛刷清除接觸區(qū)內的沙塵物質。

  (3)在車轍板試件的摩擦接觸區(qū)內添加對應沙塵物質至全覆蓋，測量其BPN＊，直到3次BPN＊沒有明顯變化為止。測量完換用高壓水清除接觸區(qū)內的沙塵物質。

  濕潤狀態(tài)下的摩擦接觸區(qū)試驗測量步驟與上述步驟相似，只需在添加對應沙塵物質后進行灑水，對沙塵物質充分潤濕，并在每個步驟完成后換用高壓水把試樣沖洗干凈即可。進行多次平行試驗取平均值，進而得到沙塵氣候下路表面抗滑性能的變化規(guī)律。首先測量干燥清潔狀態(tài)下的車轍板試樣的BPN＊，將其作為對照組。

  可知，沙塵氣候對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能具有較明顯的影響，路面沙塵物質覆蓋率越高，抗滑性能下降越明顯。在干燥狀態(tài)下，路表面抗滑性能下降幅度達23%~44%，在濕潤狀態(tài)下，路表面抗滑性能下降幅度達16%~34%。另外，相比于濕潤狀態(tài)，干燥路表面抗滑性能隨著沙塵等級提高而下降更加明顯。究其原因，附著在表面的沙塵物質介入到了車胎橡膠與路面之間，阻礙了橡膠與路表面的直接接觸，使得橡膠部分或全部與路表面脫離，實際上發(fā)生與沙塵物質的滑動或滾動摩擦。在濕潤路面狀態(tài)下，環(huán)氧瀝青混凝土表面的抗滑性能的衰減起始于濕摩擦作用，表面抗滑值的下降量要比起始于干摩擦作用的下降量小。

  雨水氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響

  為研究雨水氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響，根據(jù)雨水氣候對于路面干濕狀態(tài)的影響程度，將雨水氣候分為2種情況：小雨量(路面潮濕，但無積水存在)；大雨量(路面存有積水)。

  在進行室內試驗模擬時，首先測量正常狀態(tài)下即干燥(無雨)狀態(tài)下車轍板試件的BPN＊，將其作為對照組。然后將達到飽水狀態(tài)的車轍板試件擦拭至表干狀態(tài)，以此模擬小雨量情況；在進行大雨量模擬時，在表干的車轍板試件上灑水至全覆蓋摩擦接觸區(qū)后測量BPN＊。

  可知，雨水氣候作用對于環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能具有較明顯的影響。與干燥狀態(tài)相比，小雨量時的表面抗滑值平均下降約20%，大雨量時的表面抗滑值平均下降約27%。究其原因，表面被雨水浸潤后，車胎橡膠與路表面的直接接觸被破壞，小雨量時根據(jù)彈性流體動力潤滑機理，薄水層的存在將導致車胎橡膠相對于路表面滑動，產生黏性滑水，引起B(yǎng)PN＊的減??；而大雨量時根據(jù)雷諾方程，路表面積水會對橡膠產生上抬作用，形成動力滑水，使BPN＊進一步下降。

  冰凍氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響

  為了研究冰凍氣候作用對于環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性的影響，參考馬歇爾凍融劈裂試驗操作規(guī)程，進行冰凍氣候的室內試驗模擬。首先測量干燥(無雨)狀態(tài)下的車轍板試樣的BPN＊作為對照組，再將車轍板試樣飽水后加入少量的水置于塑料袋內，扎緊袋口，放入溫度為-18℃的恒溫冰箱中，保溫16h；最后，取出試樣測量BPN＊，至完全解凍為止。

  可知，冰凍氣候對于表面抗滑性能的影響具有較明顯的3個階段性，分別為：(1)冰晶階段(測試次數(shù)點1)，低溫凝結而成的冰晶體覆蓋摩擦接觸區(qū)，呈針片狀，分布不均勻；(2)冰膜階段(測試次數(shù)點4~點21)，在橡膠摩擦作用下冰晶體融化成水后由于低溫又凍結形成薄冰層附于表面，冰膜厚由于試件表面宏觀構造差異而不均勻；(3)積水階段(測試次數(shù)點35~點41)，隨著車胎橡膠的摩擦作用及試件溫度回升，冰膜全部融化成水覆蓋在摩擦接觸區(qū)。其他測試點的抗滑值為相鄰兩階段之間抗滑值的過渡區(qū)段。

  可知，相較于干燥狀態(tài)，冰晶階段表面抗滑值下降40%，冰膜階段表面抗滑值下降70%，積水階段表面抗滑值下降30%。在冰晶階段，冰晶體并未完全覆蓋路表構造，路表面的抗滑功能未完全喪失，并且針片狀的冰晶體所形成的表面凸起可以起到一定的抗滑作用；在冰膜階段，路表面構造完全被薄冰層所覆蓋，車胎橡膠實際上是與薄冰層相接觸，路表抗滑功能完全喪失，抗滑值最?。辉诜e水狀態(tài)，表面抗滑性能與雨水氣候作用時的下降機理相同，而與冰相比，水對路面抗滑性能的影響明顯較小，即積水階段抗滑值的下降程度小于冰晶階段和冰膜階段。

  結語

  本文通過室內試驗模擬研究了沙塵、雨水和冰凍3種氣候作用下環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的變化規(guī)律，研究結論如下。

  (1)沙塵氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能具有較明顯的影響，路面沙塵物質覆蓋率越高，抗滑性能下降越明顯。在干燥狀態(tài)下，路表面抗滑性能下降幅度達23%~44%，在濕潤狀態(tài)下，路表面抗滑性能下降幅度達16%~34%。且相比于濕潤狀態(tài)，干燥路表面的抗滑性能隨著沙塵等級提高而下降更加明顯。

  (2)與干燥狀態(tài)相比，小雨量時的表面抗滑值平均下降約20%；大雨量時的表面抗滑值平均下降約27%。

  (3)冰凍氣候作用對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能的影響存在明顯的冰晶、冰膜、積水3個階段。相比于干燥狀態(tài)，表面抗滑值在３個階段下降幅度分別為40%、70%和30%。

  (4)冰凍氣候對環(huán)氧瀝青混凝土表面抗滑性能影響最大，行車安全性能最差；沙塵氣候次之；雨水氣候相對最小。

  不同氣候作用下環(huán)氧瀝青混凝土表面微觀結構的變化、行車速度和抗滑性能關系等尚待進一步研究。