汉堡车辙试验论文

汉堡车辙试验论文（精选3篇）

汉堡车辙试验论文 篇1

车辙是路面的结构层及土基在行车重复荷载作用下的补充压实,以及结构层材料的侧向位移产生的累积永久变形。这种变形出现在行车轮迹处,即形成路面的纵向带状凹陷。随着公路运输量日益增长和运输重型化发展,尤其是高等级公路渠化交通的出现,车辙已经成为我国高速公路沥青路面的一种主要病害,是导致沥青路面破坏的重要原因。据不完全统计,在我国高等级公路维修原因中,车辙病害率达到70%以上。20世纪70年代美国AASHO的调查显示,由车辙引起的公路破坏达到了29.5%。日本的公路维修原因调查发现,车辙病害达到了80%以上。

车辙的出现严重降低了道路的服务性能,为此,对车辙形成的各种因素对车辙影响的规律必须给予充分的关注。

通过室内轮辙试验对在不同交通荷载、温度、水、混合料组成等因素的作用下的沥青混合料进行试验研究,提出了不同因素作用下对路面车辙形成的影响规律。

1 原材料选择

试验选用矿粉为石灰石粉,碎石、石屑为石灰岩和玄武岩,沥青为重交沥青(60/80)和SBS改性沥青两种。试验检测结果见表1～表4。在试验中矿料级配采用AC–16Ⅰ进行配制,掺配比例为矿粉∶碎石∶石屑∶砂=5∶49∶3∶43,最佳沥青含量为4.2%。

2 荷载对车辙的影响

为了研究荷载对路面车辙的影响,轮辙试验中采用不同荷载(0.7MPa,0.8MPa, 0.9MPa,1.0MPa,1.1MPa),在标准温度60℃分别对普通沥青混合料和改性沥青混合料进行车辙试验,试验结果见图1和图2。

从图1及图2中可以看出:

(1)在相同的荷载作用条件下,改性沥青混合料的动稳定度明显大于普通沥青混合料的动稳定度;

(2)随着荷载的增加,两种混合料的动稳定度都逐渐减小。

3 水和温度对车辙的影响

浸水车辙试验不属于标准轮辙试验的范畴,在试验中可仍采用300mm×300mm×50mm的试件。先在车辙仪的试验槽中注入水,然后将试件放入注水的试验槽中,让水覆盖试件。为了让水充分进入混合料内,将试件在水中浸泡16～20h,然后在试验的温度下保温4～6h方可进行轮辙试验。

沥青混合料是一种粘弹性的材料,其强度和模量都随温度升高而急剧下降。由于路面实际温度与标准温度会存在一定的差异,轮辙试验中分别在浸水与非浸水条件下进行以下两种情况下的试验:①不同温度(60℃, 65℃,70℃),相同轮载(0.7MPa)条件下进行试验,结果见图3。②相同温度(60℃),不同轮载(0.7MPa,0.8MPa,0.9MPa, 1.0MPa)条件下进行试验,结果见图3。

从图3中可以看出:

(1)无论是在浸水状态下还是在非浸水状态下,沥青混合料的动稳定度随着温度的逐渐升高而逐渐的下降。

(2)在相同温度时,在浸水状态下沥青混合料的动稳定度要小于非浸水状态下的动稳定度。

(3)在温度低于约66.5℃时,浸水状态和非浸水状态下的沥青混合料的动稳定度大于800次/mm(满足规范要求),而温度高于约69℃时,浸水状态和非浸水状态下的沥青混合料的动稳定度均不满足规范要求。

由图4可以看出:

(1)在浸水的条件下,沥青混合料的动稳定度随着荷载的增加而降低。

(2)在相同的荷载作用下,非浸水的沥青混合料的动稳定度比浸水的沥青混合料的动稳定度要大。

(3)在荷载小于0.8MPa时,浸水与非浸水沥青混合料的动稳定度都大于800次/mm(满足规范要求),在荷载大于1.0MPa时,浸水与非浸水沥青混合料的动稳定度都小于800次/mm(不满足规范要求)。

4 沥青混合料材料组成对车辙的影响

4.1 集料的物理特征

(1)集料的表面纹理深度

集料的表面纹理深度或集料品种,对混合料的内摩擦角有显著的影响,通常要求集料的颗粒形状接近立方体,同时限制扁平长条颗粒的含量。对于同一种矿料间隙率的沥青混合料,矿渣沥青混合料产生的永久变形最小,砾石沥青混合料产生的永久变形最大,花岗岩碎石沥青混合料的永久变形又明显小于石灰岩碎石沥青混合料的永久变形。砾石沥青混合料的永久变形最大,其原因是砾石没有棱角,没有棱角和表面光滑使砾石沥青混合料的内摩擦角最小,故使其混合料的强度降低。

(2)天然砂的含量

由于天然砂经常是圆角的而且表面光滑,如果沥青混合料中采用天然砂必将影响沥青混合料的强度。天然砂的用量越多,强度降低的越多。

4.2 4.75mm以上的碎石含量

矿料的级配对沥青混合料的动稳定度影响较大,过细会使粗骨料减少,形成了悬浮的结构,降低混合料抵抗车辙的能力,集料过粗会使空隙率增大,矿料间稳定性降低从而导致混合料的强度降低。在试验中控制4.75mm的通过率分别为42%、57%、63%。在各自通过率下的动稳定见图5。

由图5看出:在级配规定的范围内,随着通过集料筛孔粒径4.75mm的通过率的增大,表明随细集料的增多,造成悬浮结构,从而沥青混合料的动稳定度随着细集料的增多而减小。相反增加粗骨料的含量,形成骨架嵌挤结构,从而增加内摩擦角,进而提高沥青混合料的动稳定度。

4.3 沥青的用量

为了研究同一级配不同含量下沥青混合料的动稳定的变化,通过马歇尔试验确定出最佳沥青用量,在此含量的基础上上下浮动0.5%。试验中采用AC-16Ⅰ型的级配上限(沥青含量为3.7%,4.2%,4.7%)与中限(沥青含量为3.9%,4.4%,4.9%)两种级配类型。试验结果见图6及图7。

由图6及图7看出随着混合料的沥青用量的增多,沥青的作用相当于润滑油,由此削弱了对高温性能起决定作用的矿料之间的嵌挤力,它会大幅度降低矿料的内摩擦角,导致混合料的强度降低。用马歇尔法确定的沥青含量对应的动稳定度并不是最小,故对应于沥青混合料的高温稳定性而言,应适当减小沥青的用量。

5 结 论

(1)改性沥青的抵抗车辙的能力优于普通沥青混合料,随着荷载的增加,两种混合料的动稳定度都逐渐减小,故在大交通量及重载交通路面应优先考虑使用SBS改性沥青。

(2)在浸水的状态下路面沥青混合料的动稳定度明显小于无水的状态,故在水的作用下路面更易出现车辙,故在道路养护中应及时排除路面的水,以减少水损坏引起车辙的发展。

(3)无论是在浸水状态下还是在非浸水状态下,沥青混合料的动稳定度随着温度的逐渐升高而逐渐的下降。

(4)沥青混合料中的集料应选择物理性质对内摩擦角有利的品种,同时砂应采用机制砂。

(5)在级配范围内尽量降低4.75mm筛孔通过率,增加粗骨料容易形成骨架嵌挤结构,从而增加内摩擦角,进而提高沥青混合料的动稳定度。

(6)随着混合料的沥青用量的增多,削弱了矿料之间的嵌挤力,导致混合料的强度降低。用马歇尔法确定的沥青含量对应的动稳定度并不是最小,故对应于沥青混合料的高温稳定性而言,应适当减小沥青的用量。

摘要：根据室内不同车辙影响因素作用下的轮辙试验,对比分析了采用普通沥青混合料和改性沥青混合料的抵抗车辙性能,分别得到沥青混合料的动稳定度与不同交通荷载、温度、水、沥青、混合料组成之间的变化曲线,研究表明SBS改性沥青混合料的抵抗车辙能力要优于普通沥青混合料,同时确定了沥青混合料在不同交通荷载、温度、水、沥青、混合料组成作用下的变化规律。

关键词：车辙,轮辙试验,动稳定度,沥青混合料

抗车辙剂沥青混合料试验研究 篇2

连霍高速公路新疆境内哈密段一期工程在通车两年后陆续出现车辙病害, 个别路段较为严重, 其车辙深度最大达到10cm以上, 严重影响道路的正常使用。新疆地区地处内陆, 夏季炎热且高温持续时间长, 冬季严寒, 温差巨大, 其独特的气候条件对沥青混合料的性能提出了全面的要求。本文结合哈密段二期中面层实体工程, 探讨国内外几种常见的抗车辙剂以及岩沥青改性沥青对AC - 20 沥青混合料性能的影响, 通过试验结果分析确定最佳抗车辙剂种类。

1原材料技术参数

石油沥青采用克拉玛依90 号沥青, 岩沥青改性沥青采用克拉玛依90 号基质沥青+ 新疆乌尔禾岩沥青 ( 岩沥青用量是基质沥青用量的8% ) , 主要技术指标见表1。集料采自哈密当地石场, 其技术指标符合沥青路面施工技术规范要求。抗车辙剂采用法国PR PLAST. S抗车辙剂、北京中显抗车辙剂、交通部RA抗车辙剂。

2级配设计

掺抗车辙剂的沥青混合料级配设计和普通沥青混合料类似。通过马歇尔击实试验成型混合料试件, 采用真空法测定各种混合料相应油石比的理论密度, 采用蜡封法测定混合料的毛体积密度, 计算相应的空隙率、矿料间隙率、粗集料矿料间隙率和沥青饱和度等指标, 最后确定最佳油石比。

本研究采用AC - 20 沥青混合料, 矿料级配如表2 所示。试验的沥青混合料包括: A组AH - 90#;B组岩沥青改性沥青; C组AH - 90 # + 法国PR PLAST. S抗车辙剂; D组AH - 90 # + 北京中显抗车辙剂; E组AH - 90# + RA抗车辙剂。其中抗车辙剂含量均为沥青混合料质量的0. 4% 。

最终确定的混合料油石比及其对应的毛体积密度如表3 所示。

3混合料性能试验

按照级配设计确定的各组最佳油石比进行混合料的性能试验。由于室内试验条件限制, 抗车辙剂采用人工添加的方式进行。

3. 1 高温稳定性试验

通常认为沥青混合料的高温稳定性与路用抗车辙性能存在着相关性, 本研究按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 ( JTJ E20—2011) 进行车辙试验, 通过动稳定度和相对变形两个指标评价沥青混合料高温稳定性。为减少试验的偶然性, 每组均进行三个平行试验取均值。试验结果如表4 和图1、图2 所示。

从数据对比分析可知:

( 1) 除掺基质沥青的A组以为, 各组动稳定度均高于《公路沥青路面设计规范》 ( JTG D50 - 2006) 中要求的3000 次/mm。

( 2) 相对A组掺基质沥青的混合料, 掺抗车辙剂的组动稳定度均有所提高, 相对变形有所减少, 其中E组沥青混合料动稳定度较A组提高了860%多, 相对变形减少了75% , 且比岩沥青改性沥青混合料高温性能好。

( 3) 五组沥青混合料高温性能从高到低依次排列为E组> D组> C组> B组> A组。

3. 2水稳定性能试验

对五组混合料进行浸水马歇尔试验和抗冻融劈裂试验进行水稳定性验证。采用浸水残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TSR双指标评价混合料水稳定性。试验结果如表5 所示。

通过试验数据对比, 可以发现:

( 1) 作为水稳定性的两个检验指标, 残留稳定度和冻融劈裂强度比并没有完全的一致性。残留稳定度方面依次是C组> E组> A组> D组> B组;冻融劈裂强度比依次是D组> C组> A组> E组>B组。

( 2) D组混合料残留稳定度低于A组, E组冻融劈裂强度比也低于A组, 这说明个别抗车辙剂在一定程度上会减小沥青混合料的水稳定性。

( 3) 各组残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TSR均符合规范要求值。

3. 3 低温抗裂性能

哈密地区12 月份到第二年1 月份平均气温在零下10℃左右, 这对沥青混合料的低温抗裂性能提出了要求。混合料的低温抗裂要求使用的沥青材料具有较低的劲度模量, 稠度较大。通常针入度大的沥青劲度模量低, 而高温抗车辙要求针入度低的沥青, 两者存在一定的矛盾。掺抗车辙剂的沥青混合料高温稳定性得到了极大程度的提高, 其低温抗裂性能如何, 本文采用低温弯曲试验对低温抗裂性能进行验证。试验结果如表6 所示。

通过试验结果可知:

( 1) 破坏应变均符合公路沥青路面施工技术规范要求值, 即不小于2000με。

( 2) 岩沥青改性沥青和抗车辙剂均对混合料低温抗裂性能有所提高。

( 3) 五组混合料低温抗裂性能依次为: E组> C组> D组> B组> A组。

4结论

( 1) 抗车辙剂能提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性能, 且效果优于国内外运用较广的岩沥青改性沥青。个别抗车辙剂对混合料水稳定性能有所减小, 但仍符合规范要求。

( 2) 综合分析, 抗车辙剂对沥青混合料性能提升依次是RA抗车辙剂> 法国PR PLAST. S抗车辙剂> 中显牌抗车辙剂。掺RA抗车辙剂混合料冻融劈裂强度比低于基质沥青, 但仍符合规范要求。

摘要：通过室内试验, 研究了国内外几种抗车辙剂对AC-20型沥青混合料高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性的影响。通过试验对比, 几种抗车辙剂对沥青混合料动稳定度均有较大程度的提高, 且效果优于岩沥青改性沥青。个别抗车辙剂对沥青混合料的水稳定性能有所减弱。综合试验结果确定了最佳抗车辙剂。

关键词：沥青混合料,抗车辙剂,性能改善

参考文献

[1]肖庆一, 苪少权, 王航.添加PR PLAST.S抗车辙剂沥青混合料试验研究[J].武汉理工大学学报, 2006 (7) .

[2]戴佑才, 王辉.抗车辙剂沥青混合料的高温性能研究[J].中外公路, 2012 (3) .

[3]中华人民共和国交通运输部.JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2011.

[4]张争奇, 赵战利, 张卫平.矿料级配对沥青混合料低温性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2005 (2) .

汉堡车辙试验论文 篇3

1 几种车辙试验设备及原理

1.1 国标车辙仪

我国的车辙试验仪按照日本的原型研制而成,为试验机与恒温室一体化结构,试样固定在试验车上,试验车由曲柄杆机构驱动做往复运动。车辙仪采用橡胶制实心轮胎,加载轮外径为200 mm,轮宽50 mm,对实心橡胶层的厚度和橡胶硬度也有明确要求,通过动梁的杠杆作用控制轮压为0.7 MPa,行走距离为230 mm,速度为(42±1)次/min,试验时间为60 min,。车辙试验所用的试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm,在试验完成后,通过测定试验轮往返行走所形成的车辙变形速率以每产生1 mm变形的行走次数即动稳定度指标来评价混合料的性能[3]。

1.2 APA试验仪

APA试验设备的全称是“Asphalt Pavemen Analyzer”,即“沥青路面分析仪”,由美国佐治亚州PTI公司生产。APA设备的主要组成部分有加载系统、温度控制系统、水浴系统、操作面板等。试验中可以设置成不同的环境温度,通过设定使加载轮以恒定的压力在试件表面来回运动,通过计算机的数据采集系统,自动对试件表面的位移变形量定时采集,并绘出位移变形与运行次数的关系曲线。实际上,APA是通过3个加载凹形轮沿充气的橡胶管在试件上往复运动,轮载为445 N,橡胶管气压为0.7 MPa,即为施加于试件的接触压力。凹形轮在橡胶棒上的行走距离为285 mm,运动频率为60次/min,标准试验方法共加载8 000次,但是,500次、2000次、4 000次和8 000次时的车辙深度及车辙深度与作用次数的关系图均会被计算机记录下来,通过分析以上数据分析混合料的抗车辙能力。APA设备和试验后的试件如图1所示。

1.3 RLWT车辙仪

RLWT又称为旋转车辙仪(Rotary Loaded Wheel Tester or Rut meter),是20世纪90年代末开始在美国出现的,因其轻便、易用,迅速受到关注。该车辙仪可以对直径100 mm及150 mm的混合料试件及芯样进行车辙试验评价。RLWT车辙仪它不像前两者属于往复运动的加载模式,使用的是一个不做水平位移的单向旋转加载轮,即在驱动旋转大轮边缘设置10个小橡胶轮,每个从动小轮的轴载为125 N,接触压强为0.7 MPa。该设备另外的一大特点就是没有封闭的环境控制温度,而是通过装在支架上的红外线温度传感器对准试样控温加热。该仪器可自动测出车辙深度及相应的加载次数,最大车辙测试深度为6.35 mm,最大加载次数为6万次胶轮打磨。RLWT车辙仪检验沥青混合料抗车辙能力指标是通过在指定加载次数下产生的累计变形深度,或指定的累计变形深度所需加载次数来衡量的。该设备和试验后的试件如图2所示。

2 试验内容

2.1 试验方案及材料

试验选用了2种岩沥青:印尼布敦岩沥青和四川青川岩沥青,根据相关研究结果和实践经验,这里布敦岩沥青改性选择了20/80、25/75两个比例与基质沥青掺配;青川岩沥青改性选择了7/93、10/90两个比例与基质沥青掺配;基质沥青统一选用了山东滨州70#。试验采用的级配按照骨架-断级配原则进行设计的AC-16型,具体级配如表1所示。集料为石灰岩,经筛分后按照上级配逐级称量回配,采用马歇尔试验确定的最佳油石比成型试件。

2.2 试件成型及试验条件

国标车辙试验的试块按规范[4]JTJ052—2000轮碾成型法制作,制作是以最佳油石比对应毛体积密度的100%为标准,按照马歇尔标准击实密度控制用料量和空隙率。为了能够模拟重载交通条件下的高温天气,因此试验时车辙温度为70℃,将试件放置在温控精度±1℃的恒温箱中保温6 h,设定试验轮的接地压强为1.0 MPa。

APA试件是采用专用的旋转压实仪(SGC)以马氏毛体积密度的100%标准成型的圆柱体试件,成型尺寸为100 mm×75 mm。将成型好的试件在室温下(25℃±3℃)冷却4 h,然后放入APA试验机中,在60℃温度下养护4 h后,由气阀将充气橡胶管压强设为0.68 MPa进行试验。APA可同时进行6个圆柱体试件的平行试验,并且每种沥青混合料的平行试验的温度和荷载条件几乎完全相同。

RLWT试验试件的成型采用的是马歇尔击实方法,以马氏毛体积密度的100%为标准,成型的尺寸为101.6 mm×63.5 mm。试验时采用的是60℃水浴,0.7 MPa实心轮胎进行试验。

3 试验结果及分析

通过对以上相应不同岩沥青粘结料所形成的试件进行试验,所得的试验结果如表2所示。

从上述相关试验结果中可以明显发现[5]:

(1)在相同的集料和级配的情况下,无论采用哪种车辙仪进行评价,除个别情况外,不管是布敦岩沥青还是青川岩沥青,在合理的掺量范围内,掺量的增加均可以明显降低轮辙深度,改善沥青混合料的高温抗车辙能力。

(2)从国标车辙试验结果和APA试验结果可以看出10%青川岩沥青混合料的轮辙深度比掺入20%布敦岩沥青混合料的深度还要小,这说明选用优良的岩沥青品种比掺入大量的岩沥青更实用,更经济。

(3)在采用相同集料、级配和沥青种类等条件时,3种车辙试验在评价混合料性能好坏时会出现不一致的情况,如上面的结果中,当青川岩沥青的掺量由7%提高到10%时,国标试验和RLWT试验结果均表明掺量的增加有利于提高抗车辙性能,而APA的试验结果却相反。这一情况表明,各种车辙试验在评价混合料性能时原理有很大不同,各试验间的相关性有待于进一步研究。

(4)在相同的集料和级配的情况下,对比3种车辙试验的结果,可以发现,国标车辙试验深度最大,APA次之,而RLWT的试验结果比前两者小的多。这也就可以说明现行国标车辙对车辙试件作用最为保守,从满足重载交通角度考虑,采用国标车辙试验来评价混合料的抗车辙性能似乎更合理。但是,限于国标车辙试件尺寸,而其车辙深度较深,使得车辙试验结果受试模影响较多,试验结果的稳定性较差,这又是其不足之处。另外RLWT的结果比前两者小很多的一个重要原因可能就是其加载方式不同于另外两者的往复运动双向加载,而是采用单向加载更加接近于路面的实际受力情况。

4 结语

本文通过选用不同岩沥青种类和掺量成型相关车辙试件,对比了国标车辙试验、APA和RLWT的试验结果并对结果进行了分析,得到以下结论。

(1)在一定范围内,沥青胶结料中岩沥青掺量的增加有利于提高沥青混合料的高温抗车辙性能。

(2)选用高品质的岩沥青种类比增加岩沥青用量对于提高混合料的高温抗车辙能力更重要。

(3)由试验结果看出,国标车辙试验深度最大,APA次之,而RLWT的试验结果比前两者小的多。这说明这三者的试验原理具有很大的区别,各具优势,这也为各种车辙仪的发展提供了空间。

摘要：以70#沥青作为基质沥青,对不同种类和掺量的岩沥青改性沥青的高温抗车辙能力进行了研究,基于3种车辙试验的试验结果表明,随着岩沥青掺量的增加,改性沥青的高温抗车辙能力得到提高;同时得出选用优质的岩沥青种类比掺入大量的岩沥青更重要的结论,从而为岩沥青的应用提供了参考。

关键词：岩沥青,车辙试验,高温稳定性

参考文献

[1]张登良.沥青及沥青混合料[M].北京:人民交通出版社,1993.

[2]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[3]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.

[4]JTJ052—2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].