基於界面接觸特性的多尺度瀝青路面抗滑性能研究

《基於界面接觸特性的多尺度瀝青路面抗滑性能研究》是依託華南理工大學，由李智擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於界面接觸特性的多尺度瀝青路面抗滑性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李智
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

提高瀝青路面抗滑性能已成為保證交通安全的關鍵技術，輪胎與粗糙表面接觸特性是提高路面抗滑能力的關鍵。以往研究將路面假設為摩擦係數一定的平滑界面，其接觸狀況與實際情況明顯不符。本研究將深入研究細觀尺度下集料表面紋理和巨觀尺度下粗顆粒空間分布形態及其與輪胎嚙合程度的多尺度界面接觸特徵。研發高精度（10μm）三維雷射紋理測試方法，評價集料表面紋理特徵，採用高精度工業CT掃描技術評價混合料級配組成及粗骨料形態與空間分布特性。採用高精度薄膜壓力感測器探索輪胎與瀝青路面間不同荷載和抗滑狀態下的接觸面積、接地壓力分布規律，並設計輪胎與瀝青路面不同接觸狀態下的抗滑試驗，探索上述接觸特徵下的抗滑效果、規律及評價指標體系。本研究可顯著改善抗滑材料設計和路面功能養護設計等依賴經驗的落後現狀，實現科學設計瀝青路面抗滑性能，從而降低資源與造價浪費，提高路面安全性能。

結題摘要

為適應我國高等級公路快速發展及其安全出行等技術與社會需求，傳統的輪胎與路面簡單的摩擦接觸模型已不適應，基於瀝青路面多尺度界面結構，開展抗滑性能研究十分必要與迫切。基於此，本研究基於壓力膠片測試技術，開展了輪胎與路面之間接觸壓力及分布特性的研究，並利用高精度雷射掃描測量技術，從微細觀尺度評價了集料顆粒稜角性和破碎面細觀紋理結構；基於高精度工業CT技術，評價了瀝青混合料微細觀結構；基於路面輪廓儀及其掃描技術，從巨觀尺度評價了瀝青路面抗滑輪廓構造；利用壓力膠片評價技術以及路面輪廓掃描技術及其試驗結果，建立抗滑性能及其衰減特性的評價指標體系。 獲得了如下主要研究成果： 首先，利用壓力膠片測試技術，基本掌握了我國小貨車軸載及其輪壓（0.6-0.7Mpa）作用下，不同瀝青路面的接觸壓力客觀分布規律，建立了抗滑接觸面積、接觸應力場分布與集中程度等抗滑性能巨觀評價指標體系。 其次，建立了瀝青路面多尺度接觸界面結構的評價技術，包括：採用雷射微觀構造檢測儀評價骨料稜角與細觀紋理、瀝青膠漿（瀝青與機制砂混合物）結構等微細觀接觸結構；利用工業CT技術評價抗滑層路表主骨料空間分布等細觀接觸結構；採用路面輪廓儀評價瀝青路面抗滑輪廓構造等巨觀接觸結構。 最後，基於輪胎及其與不同路面的接觸行為與路面抗滑性能之間的關聯性研究，分別建立以分形維數為主的評價粗骨料和瀝青膠漿抗滑性能的微細觀尺度評價指標、以輪廓峰頂夾角為主要指標的瀝青路面抗滑性能巨觀尺度評價指標體系。並利用室內模擬輪胎荷載作用的搓揉試驗技術，針對抗滑層瀝青混合料材料設計階段，建立以抗滑構造敏感區衰減率為指標的抗滑構造耐久性預測指標體系。