淺析瀝青路面車轍試驗現狀及對策

史 敏

(新疆新紀元公路設計有限責任公司)

淺析瀝青路面車轍試驗現狀及對策

史 敏

(新疆新紀元公路設計有限責任公司)

目前，我國的規范中，車轍試驗還存在著不足，分析了路面實際狀況與車轍檢驗方法二者之間所存在的差別，提出以下幾點改進的建議：在保持低速的條件下檢驗重載車轍，分析了采用全厚式車轍試驗對瀝青面層進行試驗，給出了形成溫度梯度所用到的改進方法。對試驗車轍機的改進，給出了在不同的加載速度下，如何確定試驗時間長度并計算動穩定度。期望能夠對瀝青混合料的抗車轍性能做到更加合理的評價。

瀝青路面;車轍試驗;現狀;對策

1 車轍試驗的簡介

國外的車轍實驗儀器主要目的還是測量以及計算車轍的深度，其多以3、5、7個測點為主，此類實驗一般都需要裝備激光傳感器裝置，另外還有相應的水平參照平臺和處理軟件。這類實驗儀器的價格一般都很高，大約在幾十萬人民幣以上。

參考其他文獻，國內還未見此種檢測方法以及車轍儀器的專利。我國高速公路發展勢頭迅猛，為了適應這種需求，我國的相關部門開發出了相關的多點車轍測量儀。此種儀器集電腦自動化檢測技術、定位傳感器以及測距傳感器等于一身。

儀器測量的數據即車轍的深度，通過USB數據線傳入計算機，存在處理器中，然后進行數據處理。經核定，本儀器的測量誤差不超過1%，符合工程中相關的要求。《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGF40-2004)和《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)中，制定了詳細的試驗規程，對車轍試驗方法給出了詳細的試驗步驟，并設定了車轍檢驗標準。室內車轍試驗可以檢驗瀝青混合料在設計階段的抗車轍能力。

2 現有車轍試驗存在的不足

大量的現實工程中的例子表明，實際的工程應用中很難避免車轍現象的產生，即便瀝青混合料滿足規范的要求，在實際應用中也會不可避免的產生不同程度的車轍現象。產生此種現象的原因有多種，實際施工過程中的不規范操作，以及實驗標準不能對實際工程中的工作狀況作出準確、詳細、全面的反應。

在規范中，車轍試驗條件作出了規定，在溫度為60℃，輪壓為0.7 MPa，厚度為4 cm或者5 cm的試件，以往復速度42次min-1進行。鋼橋面、長大上坡、重載等特殊情況，規范中也做了一些考慮，只是建議把動穩定度(DS)提高，但是并未給出具體的控制指標值。綜合考慮車轍試驗以及實際工程中出現的問題，本文認為現有的車轍方法應該在以下幾方面作出該進。

2.1 試驗中無法使低速與重載統一起來

很多相關研究表明，有的做了重載車轍試驗方面的研究，但是很少有同時考慮到在重載的同時低速行駛的狀況，有的做過低速車轍試驗方面的研究，但是同樣忽略了重載的因素。重載貨運汽車行駛速度遠遠小于小汽車的速度，長大縱坡的情況下，行駛速度更慢，因此很有必要研究重載低速時對路面產生的影響。有關文獻測試，在某長大縱坡上坡路段，路段縱坡長度1 000 m，縱坡坡度為5%，測試重載車輛的實際行駛速度，通過雷達測速儀測定，絕大多數汽車的實際行駛速度只能達到設計速度的1/3左右。實際的調查表明，重載的同時往往伴隨著較低的車速，因此很有必要把二者結合起來進行相關的研究。但是，目前的規范中的試驗沒有考慮到低速問題。

2.2 無法做到瀝青面層的整體性車轍性能評價

我國現有的規范規定，在路面設計中，瀝青混合料的抗車轍性能為分層控制。但是，實際中的路面為一個整體，這樣分層控制瀝青混合料，能不能實際的反應出路面的抵抗車轍的能力，卻不能得出一個準確的結論。實際工程中發現，即使瀝青混合料在實驗室中滿足試驗規程中的抗車轍性能，而在實際應用的過程中卻又發現了車轍現象的產生。之所以發生這種現象，本文認為其重要原因之一，正是由于規程缺少將面層作為一個整體進行車轍試驗的一個規定。即忽略了相關文獻提到的全厚式車轍試驗。在我國，目前常用的車轍試驗儀，一個很大的限制就是試件的高度不能自由調節，所以沒有辦法做全厚式車轍試驗。而國內外一些研究人員，通過理論計算和試驗分析過路面面層各層對整體瀝青面層車轍性能的影響，但是也和很難直觀的反應器對整體結構車轍性能的好壞，效果不是很理想。

2.3 路面溫度梯度無法模擬

路面結構是一個整體結構，路面的溫度會沿深度方向呈一個連續的變化趨勢，各層的溫度不可能相同，而規程規定的標準實驗的溫度，瀝青混合料內部的溫度都為60℃，顯然與實際情況中不同。

3 車轍試驗方法改進措施

3.1 車轍試驗機改進

(1)設法增加變速功能

實驗中，可以通過瀝青混合料的時溫等效原理將低速下的車轍試驗轉換成更高溫度下的車轍試驗，但是，這種操作需要很精密的儀器來操作，現實中還很難實現，而且容易產生較大的誤差。另外，全厚式試件的組合結構，或者時間內部無法保證均勻的溫度，操作下來很難實現時溫等效。因此，考慮到能夠容易實現，本文參考其他文獻，可以對車轍試驗輪的往復運動速度做出改變。可以把標準車轍試驗機的動力設備電動機置換成為有變頻功能的電動機，這樣可以進行速度的控制，該進設備后，在6～60次min-1之間做到任意調節車轍輪的運轉速度。

(2)增加試驗機的凈空

能夠進行全厚式車轍試驗是對此項技術作出改進的主要目的，結合我國目前路面實際結構層，本文使標準車轍試驗機的凈空得到了增加，使試件的容許厚度達到了23 cm，基本上能夠滿足國內的三層式瀝青面層的試驗。同樣的思路，還可以對車轍試模進行改進，根據實際面層組合厚度情況，可以設計三層式組合試模如4 cm+6 cm+8 cm或者4 cm+5 cm+6 cm。兩者的目的都是改進試驗設備使之能夠進行全厚式車轍試驗。

(3)增加試件溫度控制系統

溫度梯度可以用常見的水循環來的實現，我們可以稱之為水循環溫度控制系統。①車轍試件內部的溫度要從3方面來控制：使試件模塊的底部溫度恒定在固定值，這就用到了水循環作用。②車轍試驗機內的氣溫與試件的頂部溫度保持同步，試件頂部應該不加防護設備。③在試件與模板之間設置隔溫材料，防止試件與模板之間產生熱交換。通過這三步的設置，設置恒溫水循環的溫度和車轍試驗機內的氣溫，使試件內部形成一個封閉的熱傳導的小環境，達到面層中的溫度梯度實際狀況。

3.2 調整試驗時長

車轍試驗中，可以調節試驗輪的往復運動，致使在同一試件內同一位置的碾壓次數會發生變化。而瀝青混合料的變形發展的快慢結果正是我們所需要的，這樣車轍試驗結果在不同往復運動下才有可比性，另外，要保持總的碾壓次數的一致性。試驗時，碾壓速度改變但是總的碾壓次數應該不變，以此原則，來設置相應的試驗時間長度，在試驗輪運動速度為標準速度的1/n時，相應的試驗時間長度應該調整為試驗時長的n倍。例如，當試驗輪運動速度為14次min-1時，試驗的試件的長度應該設置為180 min，試驗輪在試件同一個位置碾壓過的次數等于標準車轍試驗條件的次數。

3.3 動穩定度計算方法修正

從車轍試驗的定義可知，車轍試驗所反映的正是車轍變形的速度，所檢驗的正是使瀝青面層產生的單位深度車轍變形所需要的碾壓次數。我國規范中規定，車轍試驗中，應該取第45 min和第60 min時所對應的位移變形來計算DS，但是此種情況存在不足，就是僅適用于規范中的標準條件。在調整試驗時間的情況下，應該考慮重新選擇計算的時間點。計算點的確定應該采取與調整時長的方法來確定，即在標準試驗中，假設第45 min和第60 min對應的輪碾次數不變為準，其分別對應的次數為第1 890次和第2 520次。當試驗輪實際運行速度為規范中的標準運行速度的1/n時，對應的計算時間點應該分別為45 min和第60 min。

4 結語

汽車的重載一般會引起行車速度的降低，在長大縱坡路段體現的更加明顯，所以，很有必要再研究重載車輛車轍的同時降低行車速度。全厚式車轍試驗能夠更加準確的檢驗瀝青路面的抗車轍性能。進行車轍試驗時，其內部會形成一定的溫度梯度，能夠更加針對的對全厚式車轍試驗做出相應的優化。對車轍試驗機的改進包括調節試驗輪速，變化試件的厚度，控制試件溫度梯度，對車轍試驗時長和動穩定度計算方法的調整，都有一定的工程價值。實際中，由于涉及到車輛行駛速度、道路交通軸載以及路面溫度等多個方面，還應該做大量的調研和試驗方法來進一步完善車轍試驗。

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