瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)方法分析

摘要瀝青路面在夏季高溫以及重交通的重復(fù)作用下，在輪跡帶逐漸形成變形下凹、兩側(cè)鼓起的所謂“車轍”，是現(xiàn)在高等級(jí)瀝青路面最常見的病害。因此高溫穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)瀝青混合料路面路用性能的一個(gè)重要依據(jù)，本文主要研究瀝青混合料不同高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，分析各種條件變化下的規(guī)律。

關(guān)鍵詞瀝青混合料 高溫穩(wěn)定性 車轍試驗(yàn) 單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

文章編號(hào)1008-5807（2011）05-108-01

一、引言

在眾多的高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法中，車轍試驗(yàn)和單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)是分析瀝青混合料高溫變形特性最簡單、最適用的方法。對(duì)于單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，經(jīng)過多年的研究，一些研究者已經(jīng)提出了一些瀝青混合料的勁度模量(Smin)的標(biāo)準(zhǔn)值。車轍試驗(yàn)中瀝青混合料試塊上輪轍的產(chǎn)生與發(fā)展都與實(shí)際瀝青路面車轍的產(chǎn)生和發(fā)展十分相似。大量的調(diào)查也表明，車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度與瀝青路面的車轍深度有著較好的相關(guān)性。

二、高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

（一）馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾穩(wěn)定度的試驗(yàn)方法自B．馬歇爾(Marshall)提出，迄今已半個(gè)多世紀(jì)，經(jīng)過許多研究者的改進(jìn)，目前普遍是測(cè)定：①馬歇爾穩(wěn)定度(Ms)、②流值(FL)和③馬歇爾模數(shù)(T)三項(xiàng)指標(biāo)。公式如下：

（1-1）

式中：T——馬歇爾模數(shù)(kN／mm)；

MS——穩(wěn)定度(kN)；FL——流值(0.1mm)。

根據(jù)J．M．愛德華茲(Edwars)研究認(rèn)為馬歇爾模數(shù)(T)與車轍深度(RD)有一定的相關(guān)性（如圖1-1），認(rèn)為馬歇爾模數(shù)愈大，車轍深度愈小。

（二）車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)方法最初由英國道路研究所(TRRL)開發(fā)，方法直觀而且與實(shí)際瀝青路面的車轍相關(guān)性甚好。

公式如下：

（2-1）

式中：DS——瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)；

d1， d2——時(shí)間t1和t2的變形量(mm)；

42——每分鐘行走次數(shù)(次/mm〕；

t1，t2——試驗(yàn)機(jī)或試樣修正系數(shù)。

1、車轍試驗(yàn)規(guī)律

（1）試件減薄量隨厚度增加而增加，而DS卻隨厚度增加而減少，它說明車轍深度將隨厚度增加而增加；

（2）瀝青混合料的試件減薄量△h越小，DS越大，為提高瀝青混合料的抗車轍能力，應(yīng)盡可能采用較稠的瀝青；

（3）瀝青用量過多使DS大幅度下降。

（4）瀝青含量的影響大于礦料組成的少量變化；

（5）溫度對(duì)車轍深度的影響很大。

（三）單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)可以較好地模擬基層受壓區(qū)的實(shí)際變形情況，主要對(duì)瀝青混合料進(jìn)行抗永久變形性能的檢驗(yàn)。

1、蠕變勁度

對(duì)瀝青混合料進(jìn)行壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，在不同溫度和不同荷載作用時(shí)間的勁度S。

（2-2）

式中：——作用的常應(yīng)力；

——某一溫度和某一荷載作用時(shí)間時(shí)的蠕變應(yīng)變。

2、蠕變?cè)囼?yàn)的一般規(guī)律

在壓縮蠕變?cè)囼?yàn)中，不同瀝青混合料的應(yīng)變量變化規(guī)律是一致的，其一般規(guī)律如下：

（1） 溫度不變時(shí)，應(yīng)變隨荷載作用時(shí)間的延長而增大。

（2） 荷載作用時(shí)間相等時(shí)，應(yīng)變隨溫度上升而增大。

（四）市內(nèi)大型環(huán)道試驗(yàn)

對(duì)半剛性基層瀝青混凝土在室內(nèi)進(jìn)行車輪反復(fù)加載試驗(yàn)，車輪的運(yùn)行速度為30km/h，運(yùn)行100圈（每點(diǎn)作用200次）后，測(cè)量每一小段表面的車轍深度（雙輪重50KN，輪胎充氣壓力0.7Mpa）。在車轍深度RD（cm）與車輪荷載反復(fù)作用次數(shù)N之間存在著冪函數(shù)關(guān)系，即：

RD=ANB （2-3）

室內(nèi)大型車轍試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）瀝青稠度對(duì)車轍深度RD有明顯影響；

（2）粗粒式和中粒式瀝青混凝土的RD明顯小于細(xì)粒式瀝青混凝土；

（3）瀝青面層厚度對(duì)車轍深度RD有明顯影響。

三、車轍深度的預(yù)估方法

對(duì)瀝青路面在使用期間的車轍深度預(yù)估：

1、利用根據(jù)試驗(yàn)路觀測(cè)結(jié)果回歸分析得出的經(jīng)驗(yàn)公式。

2、可稱其為分析法，主要是以層狀彈性體系理論或以彈粘性體系理論為基礎(chǔ)的方法。這類方法常采用單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)的結(jié)果來預(yù)估車轍深度。

四、小結(jié)

本文主要討論了高溫穩(wěn)定性能評(píng)定的方法，檢測(cè)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性除了可以采用馬歇爾試驗(yàn)外，在室內(nèi)可采用壓縮蠕變?cè)囼?yàn)和車轍試驗(yàn)等。對(duì)于路面結(jié)構(gòu)的轍槽，在室內(nèi)可以利用大型環(huán)道，在室外可以利用加速加載設(shè)備進(jìn)行相對(duì)評(píng)估；也可以利用車轍預(yù)估模式和蠕變?cè)囼?yàn)的結(jié)果，來預(yù)估瀝青路面可能產(chǎn)生的轍槽深度。

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