论文部分内容阅读
【摘 要】 本文对几种沥青混合料进行了车辙试验，以评价其高温抗车辙性能。通过试验研究，认为大粒径沥青混合料和SMA具有较好的高温稳定性能，使用改性沥青有利于提高沥青混合料高温抗车辙能力。
【关键词】沥青混合料 高温稳定性 车辙试验
随着我国高等级道路建设和交通运输的快速发展，尤其车辆交通的渠化以及轴载轮压的不断增加，车辙成为沥青路面使用期限内的主要破坏形式之一。沥青路面车辙是路面结构各层永久变形的积累，过大的车辙对路面使用性能、行车安全和舒适均有较大影响。对于半刚性基层沥青路面，车辙主要源于沥青面层的永久变形。因此，研究抗车辙性能良好的沥青混合料是减小沥青路面车辙的重要途径之一。
本文对多种不同类型沥青混合料试件进行了车辙试验，并在此基础上，分析了影响沥青混合料抗车辙性能的因素，以便为沥青混合料级配和沥青的合理选择提供依据。
l 试验材料
1.1 沥青
选用两种沥青，其主要技术性质见表1。
表1 沥青的技术性质
项目
重交沥青
SBS改性沥青
针入度（25℃，100g，5s）1/100mm
49
53
延度（15℃），cm
>100
36
软化点，℃
49
58
密度，g/cm3
1.035
1.035
1.2 集料
集料采用石灰岩，粗集料表观密度2.748 g/cm3，压碎值14.3%；细集料表观密度2.727 g/cm3，矿粉密度2.699 g/cm3。其各项技术指标均符合要求。
1.3 沥青混合料级配
本研究采用4种级配，如表2所示。
表2集料级配
级配类型
通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率%
37.5
26.5
19.0
13.2
4.75
2.36
0.6
0.3
0.15
0.075
AC—13
100
100
100
98.3
63.9
44.1
26.4
15.3
8.2
5.6
AC—20
100
100
98.5
82.9
54.7
42.6
26.1
15.3
8.2
5.6
SMA—13
100
100
100
95.0
40.0
32.0
21.3
14.5
10.9
8.5
LSM—30
100
86.9
69.8
59.3
35.3
25.6
14.4
9.2
5.6
4.4
2 最佳沥青用量的确定
对于AC-13和AC-20，分别使用两种沥青，采用标准马歇尔试验确定最佳沥青用量；对SMA-13，采用SBS改性沥青，以马歇尔试验和流淌试验相结合的方法确定；LSM混合料最佳沥青用量采用大型马歇尔试验确定，同样采用SBS改性沥青。通过试验，确定的各种混合料的最佳沥青用量见。
3 车辙试验
车辙试验较好地模拟了行车荷载作用下路面的受压状态，是评价沥青混合料高温抗车辙性能的最直观的室内试验方法。
沥青混合料车辙试验是在恒温条件下在规定尺寸的板状压实试件上用固定荷载和标准硬度的橡胶轮反复行走，在变形稳定期测定其每增加永久变形 lmm的碾压次数，即动稳定度（DS）试件。动稳定度的计算方法为：
式中：DS——沥青混合料的动稳定度，次/mm；
d1——对应于时间（一般为45min）的变形量，mm；
d2——对应于时间（一般为 60min）的变形量，mm；
C1——试验机类型修正系数，曲柄连杆驱动试件的变速行走方式为1.0，链驱动试验轮的等速方式为1.5；
C2——试件系数，试验室制备的宽300mm的试件为 1.0，从路面切割的宽 150mm的试件为 0.8；
N——试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。
4 试验结果及分析
在本研究中，车辙试验试件成型采用最佳沥青用量下混合料密度为控制标准，对于AC-13、AC-20和SMA-13，采用 30 ×30 ×5cm试件，对于大粒径沥青混合料LSM-30采用 30 × 30 ×10cm试件。试验温度60℃，轮压0.7MPa。
将试件连同试模一起在恒温室（60℃±1℃）保温5h后，移置于輪辙试验机的试验台上，试验轮在试件的中央部位，其行走方向与试件碾压成型方向一致。开动车辙变形自动记录仪，启动试验机，使试验轮往返行走约lh。由车辙变形记录仪记录5、15、30、45、60min的试件变形量及计算的动稳定度。
图1所示为6种沥青混合料试件车辙试验曲线，由图中可以看出，不同沥青混合料车辙深度随时间（碾压次数）的变化趋势有所不同，但从总的规律来看，试件的车辙深度随轮碾次数的增加而增加，其增加速率随轮载作用次数递减。这主要由于沥青混合料是一种有一定空隙率的材料，在重复荷载作用下，首先较快压密变形，即试验曲线前段较陡的部分。而后变形比较平稳，是作为弹粘塑性材料的沥青混合料在荷载作用下产生的剪切流动变形。
（l）AC-13的总变形较AC-20大，LSM混合料总变形在6种混合料中最小，说明粒径大的沥青混合料具有较高的抗车辙能力；
（2） 使用改性沥青后，总车辙深度减小，AC—13和AC——20均有此规律，显示了改性沥青的优越性；
（3）SMA沥青混合料由于形成骨架密实结构，抗车辙能力也较强。
然而，以动稳定度作为指标的评价结果和总变形量的评价结果可能有很大不同，如 AC-13的总变形量较AC-20大，但动稳定度却比AC-20大。这主要由于动稳定度的计算仅考虑了45min 到60min的变形量，即为变形稳定后的变形速率，对前期变形未予考虑。而采用总变形量可能更直观一些。
5 结束语
不同沥青混合料车辙试验表明：
（1）AC-20与AC一13相比粒径大的沥青混合料具有较高的抗车辙能力；
（2）使用改性沥青有利于提高沥青混合料高温抗车辙能力；
（3）SMA沥青混合料由于形成骨架密实结构，抗车辙能力也较强；
（4）以动稳定度作为指标的评价结果和总变形量的评价结果可能有很大不同，采用总变形量更直观一些。
参考文献：
[1]公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）.北京：人民交通出版社，2000
[2]沥青与沥青混合料.北京：人民交通出版社，1993.
【关键词】沥青混合料 高温稳定性 车辙试验
随着我国高等级道路建设和交通运输的快速发展，尤其车辆交通的渠化以及轴载轮压的不断增加，车辙成为沥青路面使用期限内的主要破坏形式之一。沥青路面车辙是路面结构各层永久变形的积累，过大的车辙对路面使用性能、行车安全和舒适均有较大影响。对于半刚性基层沥青路面，车辙主要源于沥青面层的永久变形。因此，研究抗车辙性能良好的沥青混合料是减小沥青路面车辙的重要途径之一。
本文对多种不同类型沥青混合料试件进行了车辙试验，并在此基础上，分析了影响沥青混合料抗车辙性能的因素，以便为沥青混合料级配和沥青的合理选择提供依据。
l 试验材料
1.1 沥青
选用两种沥青，其主要技术性质见表1。
表1 沥青的技术性质
项目
重交沥青
SBS改性沥青
针入度（25℃，100g，5s）1/100mm
49
53
延度（15℃），cm
>100
36
软化点，℃
49
58
密度，g/cm3
1.035
1.035
1.2 集料
集料采用石灰岩，粗集料表观密度2.748 g/cm3，压碎值14.3%；细集料表观密度2.727 g/cm3，矿粉密度2.699 g/cm3。其各项技术指标均符合要求。
1.3 沥青混合料级配
本研究采用4种级配，如表2所示。
表2集料级配
级配类型
通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率%
37.5
26.5
19.0
13.2
4.75
2.36
0.6
0.3
0.15
0.075
AC—13
100
100
100
98.3
63.9
44.1
26.4
15.3
8.2
5.6
AC—20
100
100
98.5
82.9
54.7
42.6
26.1
15.3
8.2
5.6
SMA—13
100
100
100
95.0
40.0
32.0
21.3
14.5
10.9
8.5
LSM—30
100
86.9
69.8
59.3
35.3
25.6
14.4
9.2
5.6
4.4
2 最佳沥青用量的确定
对于AC-13和AC-20，分别使用两种沥青，采用标准马歇尔试验确定最佳沥青用量；对SMA-13，采用SBS改性沥青，以马歇尔试验和流淌试验相结合的方法确定；LSM混合料最佳沥青用量采用大型马歇尔试验确定，同样采用SBS改性沥青。通过试验，确定的各种混合料的最佳沥青用量见。
3 车辙试验
车辙试验较好地模拟了行车荷载作用下路面的受压状态，是评价沥青混合料高温抗车辙性能的最直观的室内试验方法。
沥青混合料车辙试验是在恒温条件下在规定尺寸的板状压实试件上用固定荷载和标准硬度的橡胶轮反复行走，在变形稳定期测定其每增加永久变形 lmm的碾压次数，即动稳定度（DS）试件。动稳定度的计算方法为：
式中：DS——沥青混合料的动稳定度，次/mm；
d1——对应于时间（一般为45min）的变形量，mm；
d2——对应于时间（一般为 60min）的变形量，mm；
C1——试验机类型修正系数，曲柄连杆驱动试件的变速行走方式为1.0，链驱动试验轮的等速方式为1.5；
C2——试件系数，试验室制备的宽300mm的试件为 1.0，从路面切割的宽 150mm的试件为 0.8；
N——试验轮往返碾压速度，通常为42次/min。
4 试验结果及分析
在本研究中，车辙试验试件成型采用最佳沥青用量下混合料密度为控制标准，对于AC-13、AC-20和SMA-13，采用 30 ×30 ×5cm试件，对于大粒径沥青混合料LSM-30采用 30 × 30 ×10cm试件。试验温度60℃，轮压0.7MPa。
将试件连同试模一起在恒温室（60℃±1℃）保温5h后，移置于輪辙试验机的试验台上，试验轮在试件的中央部位，其行走方向与试件碾压成型方向一致。开动车辙变形自动记录仪，启动试验机，使试验轮往返行走约lh。由车辙变形记录仪记录5、15、30、45、60min的试件变形量及计算的动稳定度。
图1所示为6种沥青混合料试件车辙试验曲线，由图中可以看出，不同沥青混合料车辙深度随时间（碾压次数）的变化趋势有所不同，但从总的规律来看，试件的车辙深度随轮碾次数的增加而增加，其增加速率随轮载作用次数递减。这主要由于沥青混合料是一种有一定空隙率的材料，在重复荷载作用下，首先较快压密变形，即试验曲线前段较陡的部分。而后变形比较平稳，是作为弹粘塑性材料的沥青混合料在荷载作用下产生的剪切流动变形。
（l）AC-13的总变形较AC-20大，LSM混合料总变形在6种混合料中最小，说明粒径大的沥青混合料具有较高的抗车辙能力；
（2） 使用改性沥青后，总车辙深度减小，AC—13和AC——20均有此规律，显示了改性沥青的优越性；
（3）SMA沥青混合料由于形成骨架密实结构，抗车辙能力也较强。
然而，以动稳定度作为指标的评价结果和总变形量的评价结果可能有很大不同，如 AC-13的总变形量较AC-20大，但动稳定度却比AC-20大。这主要由于动稳定度的计算仅考虑了45min 到60min的变形量，即为变形稳定后的变形速率，对前期变形未予考虑。而采用总变形量可能更直观一些。
5 结束语
不同沥青混合料车辙试验表明：
（1）AC-20与AC一13相比粒径大的沥青混合料具有较高的抗车辙能力；
（2）使用改性沥青有利于提高沥青混合料高温抗车辙能力；
（3）SMA沥青混合料由于形成骨架密实结构，抗车辙能力也较强；
（4）以动稳定度作为指标的评价结果和总变形量的评价结果可能有很大不同，采用总变形量更直观一些。
参考文献：
[1]公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）.北京：人民交通出版社，2000
[2]沥青与沥青混合料.北京：人民交通出版社，1993.