CN110044813A - 一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，由检测所在地区的历史极端最低温度确定试验所用防冻试剂F中乙醇与水的质量比；利用喷壶对沥青路面待测区域喷洒防冻试剂F或者纯净水W来模拟路面试剂膜厚度；利用摆式摩擦系数仪检测潮湿路面待测区域的BPNF和BPNW；基于换算系数S将路面0℃温度下的检测数据BPNF换算成BPNW，汇总路面0℃温度上的路面检测数据BPNW，从而得到冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数检测数据BPNA。本发明可以有效解决现有摩擦系数检测方法只适用0℃以上路面的局限性，实现冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的有效检测，尤其适用于冰冻地区足尺环道试验过程中摩擦系数的完整和快速检测。

Description

一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法
技术领域
本发明涉及道路技术领域，尤其是一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法。
背景技术
研究发现，沥青路面抗滑性能的好坏对道路使用安全性非常重要。摩擦系数是沥青路面抗滑性能的重要指标，了解其在长时间行车作用以及环境因素影响下的衰减规律具有重要意义。而完整可靠的摩擦系数检测数据是建立科学衰减模型的首要条件，需要对宽温度范围内的路面摩擦系数保持连续检测。
摆式摩擦系数仪因其结构简单、便于携带、操作方便而成为应用最广泛的摩擦系数检测设备。我国《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60-2008)介绍了摆式摩擦系数测试仪检测路面摩擦系数的操作步骤，限制该方法适用的检测温度域为0～40℃。对于冰冻期较长的地区，现有摩擦系数检测方法只适用0℃以上路面的局限性，导致0℃以下的摩擦系数检测数据获取无法实现，极大限制了冰冻地区摩擦系数的研究范围。尤其是对于以研究目的的冰冻地区足尺环道试验，其较窄的可检测温度域意味着较窄的可检测时间范围，直接导致数据检测周期的增加和试验费用的大幅提高。鉴于此，亟待提出冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，可以有效解决现有摩擦系数检测方法只适用0℃以上路面的局限性，实现冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的有效检测，尤其适用于冰冻地区足尺环道试验过程中摩擦系数的完整和快速检测。
为解决上述技术问题，本发明提供一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，包括如下步骤：
(1)调研沥青路面摩擦系数检测所在地区的历史极端最低温度，确定试验所用防冻试剂F中乙醇与水的质量比；
(2)清理沥青路面待测区域，将摆式摩擦系数仪在检测之前提前放置于试验现场保温不低于4个小时，做好摆式摩擦系数仪的调平和调零工作；
(3)利用最小刻度不大于5ml的可量度密封喷壶对沥青路面待测区域喷洒固定量试剂来模拟路面试剂膜厚度，温度大于0℃的路面，喷洒纯净水W，温度低于0℃的路面，喷洒防冻试剂F；
(4)利用摆式摩擦系数仪检测潮湿路面待测区域摩擦系数(BPN)，试验中喷洒防冻试剂F得到BPNF，试验中喷洒纯净水W得到BPNW，取5次检测结果的平均值作为单点的摩擦系数；
(5)基于换算系数S将路面0℃温度下的检测数据BPNF换算成BPNW，汇总路面0℃温度上的路面检测数据BPNW，从而得到冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数检测数据BPNA。
优选的，步骤(1)中，乙醇与水的质量比按照以下步骤确定：
(11)调研沥青路面摩擦系数检测所在地区的历史极端最低温度；
(12)在历史极端最低温度的基础上降低10℃确定防冻试剂的冰点温度；
(13)由表1中的对应关系确定防冻试剂中乙醇与水的质量比。
表1防冻试剂中乙醇与水的质量比和冰点温度的对应关系表
优选的，步骤(3)中，待测区域为包含摆式摩擦系数仪检测接地范围的200mm×50mm矩形区域，固定量试剂的体积为10～15ml，路面试剂膜厚度为1.0mm～1.5mm。
优选的，步骤(5)中，换算系数S的具体数值按照以下步骤确定：
(51)当路面温度高于0℃时，每间隔5℃左右对同一沥青路面待测区域进行相同试剂膜厚度条件下的防冻试剂F和纯净水W摩擦系数对比试验，得到防冻试剂F条件下的BPNDF和纯净水W条件下的摩擦系数BPNDW；
(52)基于线性回归拟合BPNDF和BPNDW数据，拟合系数即为换算系数S。
本发明的有益效果为：(1)本发明增加检测设备的保温步骤，减小检测设备温度敏感性对测试结果的影响；(2)本发明在检测过程中精确控制路面待测区域内的试剂膜厚度，减小试剂膜厚度不同对摩擦系数检测结果的影响；(3)本发明将摩擦系数可检测温度域扩大到-50～40℃，有效解决现有摩擦系数检测方法只适用0℃以上路面的局限性，实现冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的有效检测，尤其适用于冰冻地区足尺环道试验过程中摩擦系数的完整和快速检测。
附图说明
图1为本发明实施例的换算系数S拟合示意图。
具体实施方式
某试验路位于我国华北轻冰冻地区，冬季月平均气温均低于0℃，极端历史最低温度为-20℃。该试验路的沥青路面宽温度域摩擦系数检测过程如下：
(1)根据该地区极端历史最低温度为-20℃，确定试验所用防冻试剂的冰点温度为-30℃。根据表1的对应关系确定防冻试剂中乙醇与水的质量比为2:3，按照此质量比配置防冻试剂。
(2)清理路面待检测区域，提前4小时将检测所用摆式摩擦系数仪放置于试验现场进行保温，做好仪器的调平和调零工作；
(3)利用最小刻度不大于5ml的可量度密封喷壶对沥青路面200mm×50mm待测区域喷洒15ml试剂来模拟路面1.5mm试剂膜厚度，温度大于0℃的路面，喷洒纯净水W，温度低于0℃的路面，喷洒防冻试剂F；
(4)利用摆式摩擦系数仪检测潮湿路面待测区域的BPN，其中试验中喷洒防冻试剂F得到的摆值为BPNF，试验中喷洒纯净水W得到的摆值为BPNW，取5次检测结果的平均值作为单点的摩擦系数，该试验路某一全年的检测试验结果如表2所示。
(5)在路面温度高于0℃的条件下，每间隔5℃左右对同一沥青路面待测区域进行相同试剂膜厚度条件下的防冻试剂F和纯净水W摩擦系数对比试验，对比试验结果如图1所示，由线性拟合结果确定本实施例中的换算系数为1.11。
表2实施例不同路面温度下的摩擦系数检测试验结果
(6)基于换算系数1.11，将路面0℃以下时的路面检测数据BPNF换算成BPNW，汇总路面0℃温度上的路面检测数据BPNW，从而得到本实施例的宽温度域摩擦系数检测试验数据BPNA，如表3所示。
表3实施例的宽温度域摩擦系数试验检测数据
检测周期 地面温度(℃) BPN<sub>A</sub> 检测周期 地面温度(℃) BPN<sub>A</sub>
1 -11 84 16 29 70
2 -8 80 17 27 71
3 -5 80 18 22 70
4 -2 79 19 19 71
5 1 77 20 13 73
6 5 78 21 10 75
7 9 74 22 7 75
8 14 74 23 3 78
9 18 71 24 0 77
10 23 73 25 -3 82
11 28 70 26 -6 81
12 30 68 27 -7 79
13 33 69 28 -9 82
14 38 66 29 -13 85
15 35 66
由表2和表3对比可知，本发明能够有效解决现有摩擦系数检测方法只适用0℃以上路面的局限性，有效提高冰冻地区的可检测时间范围(对于本实施例而言，增加了路面温度0℃条件下的9个检测周期)，实现了冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的完整和快速检测。

Claims (4)

1.一种冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)调研沥青路面摩擦系数检测所在地区的历史极端最低温度，确定试验所用防冻试剂F中乙醇与水的质量比；
(2)清理沥青路面待测区域，将摆式摩擦系数仪在检测之前提前放置于试验现场保温不低于4个小时，做好摆式摩擦系数仪的调平和调零工作；
(3)利用最小刻度不大于5ml的可量度密封喷壶对沥青路面待测区域喷洒固定量试剂来模拟路面试剂膜厚度，温度大于0℃的路面，喷洒纯净水W，温度低于0℃的路面，喷洒防冻试剂F；
(4)利用摆式摩擦系数仪检测潮湿路面待测区域摩擦系数(BPN)，试验中喷洒防冻试剂F得到BPNF，试验中喷洒纯净水W得到BPNW，取5次检测结果的平均值作为单点的摩擦系数；
(5)基于换算系数S将路面0℃温度下的检测数据BPNF换算成BPNW，汇总路面0℃温度上的路面检测数据BPNW，从而得到冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数检测数据BPNA。
2.如权利要求1所述的冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，乙醇与水的质量比按照以下步骤确定：
(11)调研沥青路面摩擦系数检测所在地区的历史极端最低温度；
(12)在历史极端最低温度的基础上降低10℃确定防冻试剂的冰点温度；
(13)由表1中的对应关系确定防冻试剂中乙醇与水的质量比。
表1 防冻试剂中乙醇与水的质量比和冰点温度的对应关系表
3.如权利要求1所述的冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，待测区域为包含摆式摩擦系数仪检测接地范围的200mm×50mm矩形区域，固定量试剂的体积为10～15ml，路面试剂膜厚度为1.0mm～1.5mm。
4.如权利要求1所述的冰冻地区沥青路面宽温度域摩擦系数的检测方法，其特征在于，步骤(5)中，换算系数S的具体数值按照以下步骤确定：
(51)当路面温度高于0℃时，每间隔5℃左右对同一沥青路面待测区域进行相同试剂膜厚度条件下的防冻试剂F和纯净水W摩擦系数对比试验，得到防冻试剂F条件下的BPNDF和纯净水W条件下的摩擦系数BPNDW；
(52)基于线性回归拟合BPNDF和BPNDW数据，拟合系数即为换算系数S。
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