溫度對瀝青混合料抗車轍性能影響的試驗分析

李媛媛

（江蘇省交通技師學院，江蘇 鎮江 212000）

1 瀝青路面車轍的成因及分類

車轍是公路瀝青路面的主要病害之一，它直接關系到路面行駛的穩定性和安全性。分析和研究可知，車轍是瀝青路面結構層和土基在車輛荷載作用下發生側向位移所形成的永久形變。根據瀝青路面車轍形成的原因，車轍類型主要有三種：（1）結構型車轍。由于瀝青路面基層和路基的強度較弱，在車輛荷載的作用下，瀝青路面基層和路基會發生變形，形成結構型車轍。其主要特征是車轍寬度偏大，且兩側無隆起，橫斷面呈U字形。（2）失穩型車轍。在高溫環境下，瀝青混合料的荷載應力超過其本身的穩定應力極限，從而發生流動變形，并長期累積形成車轍。（3）磨耗性車轍。瀝青路面材料受到車輛磨耗或自然環境等相關因素的磨蝕，特別是冬季車輛配置的埋釘輪胎，更易引發磨耗性車轍。

瀝青路面車轍直接影響道路行車安全，同時，也破壞路面功能，如路面排水功能，車轍導致路面結構變形，引發路面空隙特征發生變化，從而嚴重影響路面滲透排水性能，因此，分析瀝青路面抗車轍性能具有重要意義。

2 原材料及分析方法

為進一步分析溫度變化與瀝青混合料自身抗車轍性能變化的規律，本文選取不同的瀝青混合料，并設定不同溫度條件對其抗車轍性能進行試驗，最后，歸納總結出瀝青混合料的動穩定與溫度變化的相關規律，為瀝青路面施工提供參考依據。

2.1 原材料

主要選取AC-13、Sup-13、OGFC-13三種類型瀝青混合料，采用對照試驗的形式，不同類型瀝青混合料均選用同一類型的集料和瀝青。

2.1.1 集料

瀝青混合料中集料選用的是天然集料，即不同粒徑的玄武巖，有關技術指標見表1。

表1 不同粒徑玄武巖技術指標

2.1.2 瀝青

OGFC瀝青混合料呈現骨架空隙型結構，對結合料技術提出了極高的要求，因此，應在基質瀝青中摻入高黏改性劑。本文采用的基質瀝青類型是70#瀝青，同時摻入10%的高黏改性劑,可有效制備TPS高黏改性瀝青。

制備TPS高黏改性瀝青的具體方法如下：①先加熱基質瀝青，當基質瀝青處于普通瀝青階段，加熱溫度需提高至180℃；基質瀝青處于改性瀝青階段，加熱溫度需提高至190℃。再摻入10%的高黏改性劑，然后用玻璃棒攪拌均勻。②選擇容器盛入試樣，并置于高速剪切機下，溫度嚴格控制在180℃～ 150℃之間，改性瀝青需控制在185℃～ 200℃之間，剪切機轉速調至3 500轉/min，剪切時間為30min。③將制好的改性瀝青放入180℃烤箱內，烘烤時間約20min。

以瀝青黏結料為基本對象，對其加入TPS高黏改性劑前、后進行性能檢測。加入TPS高黏改性劑前瀝青黏結料（基質瀝青）性能指標見表2，加入TPS高黏改性劑后高黏度瀝青黏結料性能指標見表3。

表2 基質瀝青各項性能指標檢測數據

表3 TPS改性高黏度瀝青各項性能指標檢測數據

2.1.3 纖維

選用木質素纖維，具體技術性能指標檢測數據見表4。

表4 木質素纖維各項技術性能檢測數據

2.1.4 填料

選用的填料是石灰巖礦粉，具體技術性能指標檢測數據見表5。

表5 石灰巖礦粉各項技術性能指標檢測數據

2.2 級配

三種瀝青混合料級配具體情況見表6。

表6 三種瀝青混合料級配具體數據

2.3 試驗方法

將試驗的溫度條件分別設為45℃、60℃和75℃，進行三種瀝青混合料車轍試驗。具體步驟如下：將制作成型的瀝青混合料放置48h，然后通過車轍試驗儀進行試驗，將恒溫箱的溫度分別設為45℃、60℃和75℃，預熱時間為5h。膠輪碾壓速度控制在42次/min，試驗時間為1h。

采用動穩定度方式對車轍試驗數據進行評價，計算公式為：

其中：DS代表動穩定度（次/mm）；d1代表荷載作用t1永久變形（mm）；d2代表荷載作用t2永久變形（mm）；C1代表車轍試驗儀（曲柄連桿驅動）修正系數，行走模式為1.0，鏈驅動為1.5，本次試驗選擇1.0；C2代表試件系數，其中寬度為300mm的試件選擇1.0，寬度為150mm的試件選擇 0.8；t1是 45min，t2是 60min。

3 結果分析

對45℃、60℃、75℃條件下三種瀝青混合料的動穩定度進行分別計算，數據結果見表7。

表7 45℃、60℃、75℃下三種瀝青混合料動穩定度試驗計算結果

由表7可知，隨著溫度的不斷升高，三種瀝青混合料的動穩定度均呈下降趨勢，且有一定的規律性。其根本原因在于瀝青材料具有熱敏性，溫度的升高將進一步提高瀝青的流動性，在受到荷載作用后，集料易發生移位，從而形成車轍。因此，通過分析試驗結果可知，溫度對瀝青混合料抗車轍性能影響較大。

4 結語

試驗結果表明，當瀝青混合料的溫度由45℃提高到75℃時，其動穩定度的降低率超過了98%。由此可見，溫度升高到一定程度后，瀝青混合料的抗車轍性能將發生較大變化。對于瀝青路面工程施工，應充分重視瀝青混合料的特性，有效控制瀝青路面車轍病害，確保道路行車安全。