車(chē)轍試驗(yàn)分析論文
本文采用瀝青路面分析儀（APA）對(duì)DA混合料和SMA混合料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)條件和重載交通條件下的車(chē)轍試驗(yàn)，采用車(chē)轍深度指標(biāo)評(píng)價(jià)DA混合料的抗車(chē)轍能力及其對(duì)加載水平、加載次數(shù)以及溫度的敏感性，分析瀝青品質(zhì)、混合料級(jí)配類(lèi)型對(duì)DA混合料抗車(chē)轍能力的影響，分析DA混合料與SMA混合料抗車(chē)轍性能的差異，進(jìn)而判別DA混合料用于重載交通道路排水性瀝青路面的適應(yīng)性，為排水性瀝青混合料在重載交通路段的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。
試驗(yàn)材料
本研究采用9種瀝青材料。9種瀝青材料的零剪切黏度（60℃）、針入度和軟化點(diǎn)測(cè)試值見(jiàn)表1.
所用集料分別為10~15mm輝綠巖、5~10mm輝綠巖、0~5mm石灰?guī)r，填料為磨細(xì)石灰?guī)r礦粉。各檔集料與礦粉主要技術(shù)指標(biāo)均符合JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。
試驗(yàn)方案
采用瀝青路面分析儀APA試驗(yàn)分析瀝青混合料的抗車(chē)轍能力，試件尺寸為：直徑150mm、高75mm.瀝青混合料采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型，標(biāo)準(zhǔn)試件的壓實(shí)次數(shù)參照NCAT設(shè)計(jì)方法取為50.為了分析成型次數(shù)對(duì)DA混合料抗車(chē)轍能力的影響，另外還選取75次和100次壓實(shí)次數(shù)作為對(duì)比。APA車(chē)轍試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)條件為：溫度60℃；加載水平445N;加載次數(shù)8000次。
另外，本文還選用加載水平890N,加載次數(shù)24000次來(lái)模擬重載交通條件。瀝青混合料抗車(chē)轍能力評(píng)價(jià)指標(biāo)采用車(chē)轍深度RD8000.
當(dāng)RD8000≤4mm時(shí)，瀝青混合料抗車(chē)轍能力滿(mǎn)足AASHTOTP63-03標(biāo)準(zhǔn)的要求。
本文的試驗(yàn)方案匯總于表4.采用3個(gè)平行試件同時(shí)進(jìn)行APA車(chē)轍試驗(yàn)，得到3個(gè)平行試件車(chē)轍深度測(cè)試值，取平均值。若某個(gè)試件車(chē)轍深度測(cè)試值與平均值偏差超過(guò)30%,則剔除該測(cè)試值后再求平均值。若有2個(gè)試件車(chē)轍深度測(cè)試值與平均值偏差均超過(guò)30%,則該組數(shù)據(jù)無(wú)效。
試驗(yàn)結(jié)果與分析。
材料組成的影響分析當(dāng)溫度為60℃、加載水平為445N、加載次數(shù)為8000次時(shí)，不同材料組成DA混合料車(chē)轍深度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5.
瀝青品質(zhì)的影響分析
表5中方案1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，即使采用SBS改性瀝青、高模量瀝青、高黏度瀝青-1~高黏度瀝青-4,DA混合料的車(chē)轍深度也超過(guò)了4mm,不能滿(mǎn)足AASHTOTP63-03標(biāo)準(zhǔn)的要求。圖1為基于表5方案1數(shù)據(jù)（8組）和表1數(shù)據(jù)擬合得到的DA混合料車(chē)轍深度與瀝青零剪切黏度（60℃）的關(guān)系曲線(xiàn)。
由圖1可知，DA混合料車(chē)轍深度與瀝青零剪切黏度相關(guān)性顯著，隨著瀝青零剪切黏度的提高，DA混合料車(chē)轍深度降低。
瀝青的膠結(jié)作用是保證DA混合料骨架空隙結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素，因此在DA混合料中，采用高黏度瀝青顯得特別重要。根據(jù)圖1,要保證DA混合料車(chē)轍深度小于4mm,瀝青的零剪切黏度（60℃）不能小于70000Pa·s.級(jí)配組成的影響繪制表5方案2中3種級(jí)配組成DA混合料車(chē)轍深度與混合料2.36mm通過(guò)百分率（見(jiàn)表2）的關(guān)系圖，結(jié)果見(jiàn)圖2;繪制3種級(jí)配組成DA混合料空隙率（見(jiàn)表3）與混合料2.36mm通過(guò)百分率的關(guān)系圖，結(jié)果見(jiàn)圖3.
由圖2可知，DA混合料車(chē)轍深度隨其2.36mm通過(guò)百分率的提高而呈直線(xiàn)減小趨勢(shì)，這似乎有悖于增加粗集料比例可以提高瀝青混合料抗車(chē)轍能力的觀(guān)點(diǎn)。進(jìn)一步分析圖3可見(jiàn)，隨著2.36mm通過(guò)百分率的提高、粗集料的減少，DA混合料的空隙率顯著減小。
當(dāng)粗集料比例過(guò)高時(shí)，集料之間缺乏足夠的黏結(jié)點(diǎn)，瀝青的黏結(jié)作用被弱化，DA混合料結(jié)構(gòu)整體性不佳，從而導(dǎo)致了其抗車(chē)轍能力嚴(yán)重降低。
從此角度分析，DA混合料的設(shè)計(jì)空隙率宜在20%左右，而為了保證DA混合料試件的空隙率，礦質(zhì)混合料級(jí)配組成中2.36mm通過(guò)率不宜小于16%.
試驗(yàn)條件的影響分析
在不同的試驗(yàn)條件下，DA混合料車(chē)轍深度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6.由表6可知：
�。�1）在溫度為60℃，加載次數(shù)為8000次條件下，當(dāng)加載水平由445N增加至675N時(shí)，DA混合料（50次壓實(shí)）車(chē)轍深度增大1倍左右；在溫度為60℃，加載水平為445N條件下，當(dāng)加載次數(shù)由8000次提高至24000次時(shí)，DA混合料（75次壓實(shí)）車(chē)轍深度增大約1倍。
（2）在其他條件相同條件下，當(dāng)溫度由60℃提高至70℃時(shí)，DA混合料車(chē)轍深度增加1倍左右。
�。�3）在溫度為60℃，加載水平為445N,加載次數(shù)為8000次條件下，當(dāng)試件壓實(shí)次數(shù)由50次提高到75次再提高至100次時(shí)，DA混合料空隙率由20.3%減低至19.6%再減低至19.2%,車(chē)轍深度由3.73mm減低至2.30mm再減低至2.19mm.
說(shuō)明當(dāng)DA混合料達(dá)到一定的密實(shí)狀態(tài)后，繼續(xù)增加壓實(shí)次數(shù)對(duì)降低DA混合料空隙率和車(chē)轍深度的作用有限。對(duì)于DA混合料，成型時(shí)采用的壓實(shí)次數(shù)為75次較為合理。重載交通適應(yīng)性分析設(shè)計(jì)合理的SMA混合料是目前公認(rèn)的重載交通道路瀝青上面層的首選材料。本文選擇SMA混合料作為對(duì)照材料，判斷DA混合料的重載交通適應(yīng)性。不同試驗(yàn)條件下SMA混合料車(chē)轍深度見(jiàn)表7.比較表6與表7數(shù)據(jù)可知：
�。�1）在相同加載水平、加載次數(shù)和溫度條件下，SMA混合料的車(chē)轍深度均小于DA混合料。
�。�2）在溫度為60℃，加載次數(shù)為8000次的條件下，當(dāng)加載水平由445N增加至890N時(shí)，SMA混合料的車(chē)轍深度增加101%,DA混合料（壓實(shí)75次）的車(chē)轍深度僅增加54%;在溫度為60℃，加載水平為445N的條件下，當(dāng)加載次數(shù)由8000次延長(zhǎng)至24000次時(shí)，SMA混合料的車(chē)轍深度增加218%,而DA混合料（壓實(shí)75次）的車(chē)轍深度增加123%;在加載水平為445N,加載次數(shù)為8000次條件下，當(dāng)溫度由60℃提高至70℃時(shí)，SMA混合料的車(chē)轍深度增加146%,DA混合料（壓實(shí)75次）的車(chē)轍深度增加107%.
上述分析結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，DA混合料抗車(chē)轍能力對(duì)加載水平、加載次數(shù)及溫度變化的敏感性均小于SMA混合料。與SMA混合料相比，DA混合料中集料顆粒之間的接觸點(diǎn)較少、嵌鎖作用相對(duì)較弱，又由于試件壓實(shí)次數(shù)較少，在輪載作用的初期混合料結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生變形，如DA混合料在加載8000次時(shí)的變形占到加載24000次時(shí)變形的44.8%,而SMA混合料僅為31.4%.
在輪載的持續(xù)作用下，DA混合料集料顆粒的排列進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，嵌鎖作用增強(qiáng)，抗變形能力隨之增大，因而其對(duì)荷載水平和加載次數(shù)的敏感性相對(duì)較小。
結(jié)論
�。�1）由于DA混合料自身具有骨架空隙結(jié)構(gòu)特征，因此必須采用高黏度瀝青、適當(dāng)級(jí)配組成及充足壓實(shí)次數(shù)來(lái)保證DA混合料的抗車(chē)轍能力。為了滿(mǎn)足重載交通道路的使用需求，DA混合料所用瀝青的零剪切黏度（60℃）應(yīng)大于70000Pa·s,設(shè)計(jì)空隙率宜在20%左右。
�。�2）在相同加載水平、加載次數(shù)和溫度條件下，DA混合料車(chē)轍深度略大于SMA混合料；DA混合料抗車(chē)轍能力對(duì)加載水平、加載次數(shù)以及溫度的敏感性均低于SMA混合料。
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