關于瀝青混合料抗車轍的性能分析

【摘 要】 本文對幾種瀝青混合料進行了車轍試驗，以評價其高溫抗車轍性能。通過試驗研究，認為大粒徑瀝青混合料和SMA具有較好的高溫穩定性能，使用改性瀝青有利于提高瀝青混合料高溫抗車轍能力。

【關鍵詞】瀝青混合料 高溫穩定性 車轍試驗

隨著我國高等級道路建設和交通運輸的快速發展，尤其車輛交通的渠化以及軸載輪壓的不斷增加，車轍成為瀝青路面使用期限內的主要破壞形式之一。瀝青路面車轍是路面結構各層永久變形的積累，過大的車轍對路面使用性能、行車安全和舒適均有較大影響。對于半剛性基層瀝青路面，車轍主要源于瀝青面層的永久變形。因此，研究抗車轍性能良好的瀝青混合料是減小瀝青路面車轍的重要途徑之一。

本文對多種不同類型瀝青混合料試件進行了車轍試驗，并在此基礎上，分析了影響瀝青混合料抗車轍性能的因素，以便為瀝青混合料級配和瀝青的合理選擇提供依據。

l 試驗材料

1.1 瀝青

選用兩種瀝青，其主要技術性質見表1。

表1 瀝青的技術性質

項目

重交瀝青

SBS改性瀝青

針入度（25℃，100g，5s）1/100mm

49

53

延度（15℃），cm

>100

36

軟化點，℃

49

58

密度，g/cm3

1.035

1.035

1.2 集料

集料采用石灰巖，粗集料表觀密度2.748 g/cm3，壓碎值14.3%；細集料表觀密度2.727 g/cm3，礦粉密度2.699 g/cm3。其各項技術指標均符合要求。

1.3 瀝青混合料級配

本研究采用4種級配，如表2所示。

表2集料級配

級配類型

通過下列篩孔（方孔篩，mm）的質量百分率%

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 最佳瀝青用量的確定

對于AC-13和AC-20，分別使用兩種瀝青，采用標準馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量；對SMA-13，采用SBS改性瀝青，以馬歇爾試驗和流淌試驗相結合的方法確定；LSM混合料最佳瀝青用量采用大型馬歇爾試驗確定，同樣采用SBS改性瀝青。通過試驗，確定的各種混合料的最佳瀝青用量見。

3 車轍試驗

車轍試驗較好地模擬了行車荷載作用下路面的受壓狀態，是評價瀝青混合料高溫抗車轍性能的最直觀的室內試驗方法。

瀝青混合料車轍試驗是在恒溫條件下在規定尺寸的板狀壓實試件上用固定荷載和標準硬度的橡膠輪反復行走，在變形穩定期測定其每增加永久變形 lmm的碾壓次數，即動穩定度（DS）試件。動穩定度的計算方法為：

式中：DS——瀝青混合料的動穩定度，次/mm；

d1——對應于時間（一般為45min）的變形量，mm；

d2——對應于時間（一般為 60min）的變形量，mm；

C1——試驗機類型修正系數，曲柄連桿驅動試件的變速行走方式為1.0，鏈驅動試驗輪的等速方式為1.5；

C2——試件系數，試驗室制備的寬300mm的試件為 1.0，從路面切割的寬 150mm的試件為 0.8；

N——試驗輪往返碾壓速度，通常為42次/min。

4 試驗結果及分析

在本研究中，車轍試驗試件成型采用最佳瀝青用量下混合料密度為控制標準，對于AC-13、AC-20和SMA-13，采用 30 ×30 ×5cm試件，對于大粒徑瀝青混合料LSM-30采用 30 × 30 ×10cm試件。試驗溫度60℃，輪壓0.7MPa。

將試件連同試模一起在恒溫室（60℃±1℃）保溫5h后，移置于輪轍試驗機的試驗臺上，試驗輪在試件的中央部位，其行走方向與試件碾壓成型方向一致。開動車轍變形自動記錄儀，啟動試驗機，使試驗輪往返行走約lh。由車轍變形記錄儀記錄5、15、30、45、60min的試件變形量及計算的動穩定度。

圖1所示為6種瀝青混合料試件車轍試驗曲線，由圖中可以看出，不同瀝青混合料車轍深度隨時間（碾壓次數）的變化趨勢有所不同，但從總的規律來看，試件的車轍深度隨輪碾次數的增加而增加，其增加速率隨輪載作用次數遞減。這主要由于瀝青混合料是一種有一定空隙率的材料，在重復荷載作用下，首先較快壓密變形，即試驗曲線前段較陡的部分。而后變形比較平穩，是作為彈粘塑性材料的瀝青混合料在荷載作用下產生的剪切流動變形。

（l）AC-13的總變形較AC-20大，LSM混合料總變形在6種混合料中最小，說明粒徑大的瀝青混合料具有較高的抗車轍能力；

（2） 使用改性瀝青后，總車轍深度減小，AC—13和AC——20均有此規律，顯示了改性瀝青的優越性；

（3）SMA瀝青混合料由于形成骨架密實結構，抗車轍能力也較強。

然而，以動穩定度作為指標的評價結果和總變形量的評價結果可能有很大不同，如 AC-13的總變形量較AC-20大，但動穩定度卻比AC-20大。這主要由于動穩定度的計算僅考慮了45min 到60min的變形量，即為變形穩定后的變形速率，對前期變形未予考慮。而采用總變形量可能更直觀一些。

5 結束語

不同瀝青混合料車轍試驗表明：

（1）AC-20與AC一13相比粒徑大的瀝青混合料具有較高的抗車轍能力；

（2）使用改性瀝青有利于提高瀝青混合料高溫抗車轍能力；

（3）SMA瀝青混合料由于形成骨架密實結構，抗車轍能力也較強；

（4）以動穩定度作為指標的評價結果和總變形量的評價結果可能有很大不同，采用總變形量更直觀一些。

參考文獻：

[1]公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程（JTJ052-2000）.北京：人民交通出版社，2000

[2]瀝青與瀝青混合料.北京：人民交通出版社，1993.