《Materials》：Effect of Asphalt Mixture Surface Preparation Methodology on Determining Luminance Level in Laboratory Conditions: Case Study in Poland
Dominik Grzyb,
Marta Wasilewska and
W?adys?aw Gardziejczyk
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本文验证了在设计阶段实验室条件下测定由SMA（石屑玛蹄脂沥青混合料）混合料制成的路面表面亮度的方法。试验在六种不同粒径（8-11 mm）和粗集料类型（粗面玄武岩，漫射光亮度系数Qd为53 mcd/m2/lx；辉长岩，Qd为83 mcd/m2/lx；花岗岩，Qd
本文验证了在设计阶段实验室条件下测定由SMA（石屑玛蹄脂沥青混合料）混合料制成的路面表面亮度的方法。试验在六种不同粒径（8-11 mm）和粗集料类型（粗面玄武岩，漫射光亮度系数Qd为53 mcd/m2/lx；辉长岩，Qd为83 mcd/m2/lx；花岗岩，Qd为115 mcd/m2/lx）的SMA混合料表面进行。研究人员分析了玻璃喷砂过程对漫射光亮度系数（Qd）变化的影响，同时监测描述抗滑性和宏观纹理的参数。此外，研究人员决定对两组不同 conditioning 温度的试件进行测试。研究发现，-15°C conditioning 显著改善了沥青混合料表面粘结剂膜的去除过程，与22°C conditioning 的试件相比。记录了-15°C conditioning 的单个试件在玻璃喷砂结束时的差异。最低Qd值出现在最暗的粗面玄武岩集料试件（SMA 8—53.0；SMA 11—51.7 mcd/m2/lx），最高出现在最亮的花岗岩集料试件（SMA 8—63.9；SMA 11—59.8 mcd/m2/lx）。然而，考虑到不同粗集料之间的Qd差异，这些集料试件之间的差异不显著。玻璃喷砂是一种廉价且快速的从试件表面去除粘结剂的方法，为实验室亮度测定做准备。研究人员应注意，玻璃喷砂表面不应用于在沥青混合料设计阶段确定抗滑性和宏观纹理变化。
本研究围绕沥青混合料表面亮度测定方法展开，旨在验证实验室条件下对SMA（石屑玛蹄脂沥青混合料）路面亮度评估的可靠性，相关成果发表于《Materials》。
**研究背景与问题**
道路路面亮度对驾驶安全与视觉效果至关重要，尤其在隧道等人工照明区域。波兰要求快速路上沥青面层的粗集料在漫射光中的亮度系数Qd≥70 mcd/m2/lx，隧道内≥90 mcd/m2/lx。然而，目前缺乏规范化的实验室亮度测定方法。实验室条件下，压实成型的沥青混合料试件表面覆盖沥青膜，需去除后才能真实反映集料亮度。波兰常采用玻璃喷砂（glassblasting）法处理试件表面，但该方法对表面纹理（宏观纹理和微观纹理）的干扰未被充分评估，且温度条件对去除效果的影响尚不清楚。因此，本研究旨在揭示玻璃喷砂过程和试件 conditioning 温度对SMA混合料表面Qd及抗滑、纹理参数的影响。
**研究方法概述**
研究人员选用六种SMA混合料（SMA 8和SMA 11两种粒径，分别搭配三种不同亮度的粗集料：粗面玄武岩Qd-1=53 mcd/m2/lx、辉长岩Qd-2=83 mcd/m2/lx、花岗岩Qd-3=115 mcd/m2/lx），采用改性沥青PMB 45/80-55。试件成型为500×400×50 mm板状，每组3块。主要技术方法包括：①玻璃喷砂处理——使用0.3–0.4 mm玻璃微珠，在8 bar压力下对试件表面进行循环喷砂（最多9个循环）；② conditioning——分别于22°C（非冻结N）和-15°C（冻结M）存放24 h；③Qd测量——使用LTL-XL逆反射仪在试件中心取5次读数；④宏观纹理参数MPD（平均纹理深度）——采用CTM圆轨迹激光轮廓仪；⑤微观纹理参数DFT20（20 km/h速度下的摩擦系数）——使用DFT动态摩擦测试仪；⑥光学显微镜观察表面。试件来源为波兰当地材料。
**研究结果**
**3.1 玻璃喷砂过程中漫射光亮度系数Qd的变化**
通过对比不同循环次数下的Qd值发现，初始状态下（未喷砂）Qd因沥青膜镜面反射而偏高。22°C conditioning的试件（SMA 8 N和11 N）中，第1–3循环仅去除表层沥青膜，Qd下降至最低（43–47 mcd/m2/lx）；后续循环暴露集料后Qd回升，但不同集料间的Qd差异不显著（SMA 8 N终值约56–57 mcd/m2/lx；SMA 11 N终值49–53 mcd/m2/lx）。-15°C conditioning的试件（SMA 8 M和11 M）中，第1循环即显著暴露集料，Qd快速上升；终值中，暗色粗面玄武岩组最低（SMA 8 M：53.0；SMA 11 M：51.7 mcd/m2/lx），亮色花岗岩组最高（SMA 8 M：63.9；SMA 11 M：59.8 mcd/m2/lx），但差值仅7–8 mcd/m2/lx，远小于集料本身62 mcd/m2/lx的差异。这表明冻结条件加速了沥青膜去除，但玻璃喷砂无法放大集料间的亮度差异。
**3.2 表面纹理变化**
通过分析MPD（平均纹理深度）和DFT20摩擦系数随喷砂循环的变化得出：MPD在循环间波动，但终值较初值略有上升，且冻结条件下SMA 8 M各组在6循环后MPD趋同；而22°C条件下MPD因集料不同存在差异，体现了冻结 conditioning 的优越性。DFT20初始值低（0.17–0.22），符合新铺SMA表面光滑特征；冻结试件中DFT20在前3循环快速上升，之后因集料微纹理被磨蚀而下降。终值中，不同集料试件的DFT20差异不大，说明玻璃喷砂仅造成磨蚀（abrasion）而非抛光（polishing），无法反映集料抗抛光性（PSV）的影响。通过与FAP（抛光后摩擦）设备处理的试件显微对比发现，玻璃喷砂表面呈现哑光磨蚀特征，而FAP抛光表面出现玻璃状光泽，模拟了实际轮迹下的抛光现象。
**讨论与结论**
讨论指出，玻璃喷砂虽能廉价快速地去除沥青膜，但存在关键局限：①不能模拟实际交通荷载下的抛光作用，因此无法用于评估抗滑性和宏观纹理的长期变化；②不同岩石结构（如花岗岩的开放结晶结构）导致沥青膜去除难度不均；③操作者手持喷嘴难以保证高度和速度恒定，造成结果离散。研究结论翻译如下：
1. 试件 conditioning 温度对结果质量有显著影响，-15°C冻结处理比22°C更有利于沥青膜去除。
2. 使用暗色粗面玄武岩集料的试件获得最低Qd值（SMA 8 M—53.0；SMA 11 M—51.7 mcd/m2/lx），亮色花岗岩集料试件获得最高值（SMA 8 M—63.9；SMA 11 M—59.8 mcd/m2/lx），但集料间Qd差异（7–8 mcd/m2/lx）远小于集料本身差异（62 mcd/m2/lx）。
3. 显微与宏观视觉检查对评估喷砂效果至关重要，哑光表面表明玻璃喷砂仅为磨蚀而非抛光。
4. 玻璃喷砂不能用于估计抗滑性和宏观纹理参数。
5. 岩石岩性特征影响沥青膜去除难度，开放结晶结构的岩石（辉长岩、花岗岩）更难去除。
6. 现有方法不能真实反映路面服役后的纹理变化，可能导致亮度潜力误判，需结合抗滑评估设备完善实验室亮度测定方法。
