瀝青混合料抗車轍性能試驗(yàn)研究

趙文美，劉海龍，程培峰

(1.黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院;2.東北林業(yè)大學(xué))

1 緒論

自從1988年第一條高速公路通車以來，我國的公路建設(shè)用20年的時(shí)間走完了發(fā)達(dá)國家半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，截止2011年底我國的高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)8.5萬km，僅次于美國位居世界第二。由于瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動(dòng)小、噪聲低、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡便、適宜于分期修建等優(yōu)點(diǎn)，所以瀝青路面在高等級(jí)公路中得到廣泛應(yīng)用。但瀝青路面車轍病害在高等級(jí)公路運(yùn)營中較為常見，一直受到國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注。提高瀝青混合料抗車轍性能，改善瀝青路面行車質(zhì)量，是國際瀝青路面技術(shù)改進(jìn)的熱門課題。20世紀(jì)70年代，我國引入馬歇爾法來評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，馬歇爾法也在我國得到了推廣應(yīng)用，改革開放后，我國的高等級(jí)瀝青路面得到了很大的發(fā)展，隨著交通量增加、汽車軸載加大及渠化交通的形成，車轍問題越來越突出，促使道路工作者對(duì)車轍問題做進(jìn)一步的研究。

2 車轍試驗(yàn)與分析

車轍變形的指標(biāo)為動(dòng)穩(wěn)定度，車轍試驗(yàn)是一種模擬實(shí)際車輪荷載在路面上行走而形成車轍的工程試驗(yàn)方法。車轍試驗(yàn)的最大特點(diǎn)是能夠充分模擬瀝青路面上車輪形式的實(shí)際情況，試驗(yàn)研究時(shí)，還可以改變溫度、荷載、試件厚度、尺寸、成型條件等，以模擬路面的實(shí)際情況，分析各種因素變化對(duì)車轍變形的影響。車轍試驗(yàn)采用往復(fù)式車轍試驗(yàn)機(jī)，控制混合料溫度在60℃，承受輪壓荷載為0.7 MPa的條件下車輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生1 mm變形車輪作用次數(shù)，即得到所需要的動(dòng)穩(wěn)定度值，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 車轍試驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出，同種級(jí)配，瀝青不同的兩種混合料抗車轍性能是不同的，改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度明顯高于基質(zhì)瀝青混合料的，并且比規(guī)范要求高出的幅度大，原因是基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)44.3℃，改性瀝青軟化點(diǎn)為68℃，而車轍試驗(yàn)溫度為60℃，所以在車轍試驗(yàn)環(huán)境中基質(zhì)瀝青已處于軟化狀態(tài)，粘結(jié)力低，抗車轍性能差。而改性瀝青軟化點(diǎn)高于車轍試驗(yàn)溫度，此時(shí)瀝青粘結(jié)力仍較強(qiáng)，顆粒間粘結(jié)力較大，混合料的動(dòng)穩(wěn)定性較好，說明瀝青在混合料抗車轍方面也起著非常重要的作用。

級(jí)配2相對(duì)于級(jí)配1減少了起骨架支撐作用的粗集料比例，增加了流動(dòng)性更強(qiáng)的砂的比例，基質(zhì)瀝青級(jí)配2混合料的動(dòng)穩(wěn)定度小于級(jí)配1的，相差20%，幅度較大;相反改性瀝青級(jí)配2混合料的動(dòng)穩(wěn)定度大于級(jí)配1，相差10%，幅度相對(duì)基質(zhì)瀝青的小。說明基質(zhì)瀝青高溫粘結(jié)力不強(qiáng)，集料顆粒間嵌擠作用好壞對(duì)基質(zhì)瀝青混合料的抗車轍性能影響很大，適當(dāng)調(diào)整混合料礦料級(jí)配，增強(qiáng)集料的骨架支配作用，能提高混合料的抗車轍性能。級(jí)配1中粗集料空隙率大，混合料主要依靠粗集料間相互支撐承受外來荷載，骨料接觸面積相對(duì)較小沒有完全利用改性瀝青較強(qiáng)的粘結(jié)力，而粗集料表面瀝青膜在荷載作用下很容易搓動(dòng)，所以抗車轍性能不是最佳。級(jí)配2相對(duì)于級(jí)配1粗集料少細(xì)集料多，混合料更密實(shí)，骨料接觸面積比更大，改性瀝青粘結(jié)力發(fā)揮的更充分，混合料抗車轍性能更好。

3 結(jié)論

對(duì)比分析基質(zhì)瀝青和改性瀝青兩種級(jí)配四種混合料的抗車轍性能試驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論。

(1)改性瀝青混合料的抗車轍性能明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青混合料抗車轍性能。

(2)對(duì)改性瀝青混合料，調(diào)整粗細(xì)集料比例適當(dāng)減小混合料空隙率、間隙率，增加密實(shí)度，能提高改性瀝青混合料抗車轍性能，控制好改性瀝青質(zhì)量是保證混合料抗車轍性能的重要措施。

(3)礦料級(jí)配對(duì)基質(zhì)瀝青混合料抗車轍性能影響較大，在不改變連續(xù)密實(shí)結(jié)構(gòu)的前提下，適當(dāng)增加粗料，改善礦料顆粒間嵌擠作用，能提高基質(zhì)瀝青混合料抗車轍性能。

［1］ 閆其來.瀝青混合料抗車轍性能試驗(yàn)研究［D］.東南大學(xué)碩士學(xué)位論文.

［2］ 馬金環(huán).瀝青混合料高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法［J］.黑龍江交通科技，2011，(8).

［3］ 景太生.路用改性瀝青的生產(chǎn)方法及應(yīng)用前景［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2003，(7).

［4］ 楊瑞華，許志鴻，張超，等.瀝青混合料分形級(jí)配理論［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，(12).

［5］ 王登忠，嚴(yán)恒.瀝青混合料高溫性能試驗(yàn)方法探討［J］.石油瀝青，2009，(6).