武漢高溫重載下瀝青混合料車轍性能試驗研究

張滿河 范瑛

摘要：為了解決武漢地區高溫重載下瀝青混合料穩定性能問題，通過高溫重載（70℃，0.8MPa）車轍試驗，研究了不同粒徑粗細的A、B、C三種級配，測定各級配瀝青混合料的動穩定度。高溫重載車轍試驗結果表明：粗集料（10～15mm，5～10mm）含量較多的C級配，動穩定度較大（5448次/mm）且3000次變形量最小（4.188mm），抵抗高溫重載的變形性能最佳。可為武漢地區在高溫重載下，提供工程試驗依據和相關技術指標控制。

Abstract： In order to solve the problem of the stability of asphalt mixture under high temperature and heavy load in Wuhan area， through the rutting test at high temperature and heavy load （70℃， 0.8MPa）， the three grades of A， B， and C with different particle diameters were studied to determine the dynamic stability of asphalt mixtures with different grades. The hightemperature and heavyload rutting test results show that the C grade with more coarse aggregates （10～15mm， 5～10mm） has a higher dynamic stability （5448times/mm） and the minimum deformation of 3000 times （4.188mm）. It has the best deformation resistance to high temperature and heavy load. It can provide engineering test basis and related technical index control for Wuhan area under high temperature and heavy load.

關鍵詞：高溫重載;車轍;穩定性能

Key words： high temperature and heavy load;rutting;stability performance

中圖分類號：U414 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0139-02

0 ?引言

隨著經濟的發展，近些年汽車數量和重型車比例急劇增加，導致道路設計中的累計標準軸載次數增加，給我國瀝青路面都帶來嚴峻的挑戰，路面的早期破壞現象也日益突出，道路使用壽命大大縮短。傳統瀝青路面逐漸不能滿足當今交通發展的需求。武漢地區夏季高溫，常年多雨水，路面早期破壞不同程度存在。分析道路出現病害的原因，發現對瀝青路面影響最大兩大因素是武漢的夏季高溫與交通重載。因此本文針對高溫重載下瀝青混凝土材料性能進行研究，主要是為了研究出耐高溫的一種級配混合料，提出相應的技術指標控制，為工程實踐提供依據，以達到使武漢地區道路的使用性能良好。

1 ?原材料試驗

1.1 改性瀝青

目前道路上為長久的經濟效益，大多采用的是改性瀝青混合料，改性劑的選擇是結合當地氣候的特異性進行選擇。本文選用高溫性能良好的SBS改性劑，常見的SBS改性瀝青類型有熱塑性樹脂瀝青和熱塑性橡膠瀝青。瀝青則選擇70#號的瀝青，加入SBS的改性瀝青具有良好的彈性和韌性，且擁有良好的高溫應變能力，能夠減少永久變形。結合武漢市高溫和重載的影響，特別需要對軟化點、彈性恢復、針入度比技術指標的控制，改性瀝青SBS（I-A）相關的試驗結果見表1。

1.2 集料

本文研究選用的集料材質為石灰巖，產地為武漢廟嶺，將集料劃分為四個規格：0～3mm、3～5mm、5～10mm、10～15mm。進行集料的密度與吸水率試驗，集料相關技術指標見表2。

2 ?級配組成設計

為了確保瀝青混凝土在高溫重載下具有良好的路用性能，瀝青混凝土必須具備較高抗變形能力。根據瀝青混合料力學特征類型，本文AC-13瀝青混合料采用密實骨架結構。根據混合料篩分規范要求，擬定了粗細集料用量不一的A、B、C三種級配，A級配粗集料用量最少，C級配粗集料用量最多，對三種級配瀝青混合料篩分數據見表3。

根據篩分結果表，A、B、C三種級配各檔集料由粗到細的配比分別為21：20：20：37：2，24：22：15：37：2，26：25：14：33：2。2%是礦粉的用量。

3 ?最佳油石比

根據各配合比進行標準馬歇爾試驗，測得毛體積密度、穩定度、空隙率、流值、飽和度值等，以此計算，最終計算得到各級配的最佳油石比分別為5.0%，5.3%，5.4%。最佳油石比下標準馬歇爾毛體積密度和空隙率試驗數據見表4。

由表4可知粗集料較多的C級配，毛體積密度最大，空隙率最小。

4 ?車轍試驗

常規車轍試驗的試驗溫度是60℃，胎壓是0.7MPa。由于武漢地區的高溫和重載是對瀝青混合料穩定性影響最大的，本文根據瀝青路表溫度測值和相關理論，本文確定高溫重載車轍實驗采取的溫度是70℃，胎壓0.8MPa，試件尺寸和成型方法完全按照馬歇爾試件成型試驗規程。瀝青混合料的車轍試驗結果見表5，數據對比見圖1、圖2。

由數據表5和數據對比圖圖1、圖2可知：①標準車轍和高溫重載車轍試驗數據對比，高溫重載車轍條件下的動穩定度DS值均小于標準車轍的DS值，由此導致高溫重載車轍下的3000次變形量是大于標準車轍。主要是由于高溫重載下，瀝青混合料中的瀝青溫度敏感性高，高溫下產生流動，在重載作用下，產生車轍，這種流動更加明顯，變現出明顯的車轍。說明在高溫和重軸載的作用下，路面抵抗變形的能力下降。②車轍數據表明，無論是標準車轍還是高溫重載車轍，C級配的動穩定度最大（DS標=6355次/mm，DS高溫=5448次/mm），3000次變形量最小（標準車轍=2.744mm，高溫重載車轍=4.188mm），說明C級配具有良好的高溫重載穩定性能。主要原因：1）馬歇爾試驗來看毛體積密度C級配>B級配>A級配，空隙率C級配

5 ?結論

①C級配高溫重載車轍下動穩定DS=5448次/mm最大，3000次變形量4.188mm最小。較AB級配相比，具有最佳的抵抗高溫重載變形能力。建議對于高溫重載地區的瀝青混凝土級配，相應的馬歇爾試件應當密實，通過毛體積密度和空隙率進行控制，且級配中的粗集料含量應當適當的多一些。②C級配的具有較好的高溫穩定性能，因此可作為武漢地區高溫重載路面材料設計時的參考級配，為武漢工程提供試驗依據。根據C級配相關試驗數據，對高溫重載地區的瀝青材料和瀝青混合料提出相應技術指標控制：

SBS改性瀝青：1）軟化點70℃以上;2）彈性恢復（25℃）>75%;3）針入度比>70%。

級配混合料：1）高溫車轍動穩定度DS>3000次/mm;2）3000次車轍的變形量<20mm;3）級配中5～10mm、10～15mm粗集料宜占總集料的50%。

參考文獻：

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