沥青路面室内车辙试验评价方法综述--中国期刊网

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沥青路面室内车辙试验评价方法综述

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：唐浩1 刘红燕2

[导读] 摘要：对于沥青路面，在高温重交通路段最突出的路面病害是因其高温稳定性不足而导致的车辙问题，最近几年许多学者已对多种沥青路面室内车辙试验方法进行过评价，但各个试验采用的评价指标和原理均有不同，所以这些方法不能适用于所有地区、所有情况。

        重庆交通大学土木工程学院重庆 400074
        摘要：对于沥青路面，在高温重交通路段最突出的路面病害是因其高温稳定性不足而导致的车辙问题，最近几年许多学者已对多种沥青路面室内车辙试验方法进行过评价，但各个试验采用的评价指标和原理均有不同，所以这些方法不能适用于所有地区、所有情况。该文综合分析了目前国内外所采用的大部分沥青路面室内车辙试验的利弊，重点对比了各种沥青混合料抵抗车辙性能试验方法的优劣。最后，得出结论：APA试验、HWTD试验、FRT试验作为沥青混合料设计和质量控制的标准试验方法较为恰当，但在对沥青路面高温稳定性能进行评价时，建议结合沥青路面实际情况、环境影响，选择合理评价方法，加强与实际路面情况的关联性，多方面分析车辙问题，以期待得到可信度更高的评价结果。
        关键词：沥青路面；高温稳定性；车辙试验
        0 引言
        在夏季重交通及交通渠化作用下，路面产生的比较突出的问题就是因沥青路面高温稳定性不好所带来的车辙问题。车辙的出现会使路面轮迹部分出现有规律的下陷，影响路面的平整度，在相应的道路上行驶会出现车辆难以变道转向的问题，极大的增加了安全事故出现的隐患。总之，车辙病害不仅会使得行车舒适性不好，严重时还会导致行车安全性问题。所以，车辙问题一直是道路界前辈们不断探索和钻研的问题，探索有效的减轻车辙病害的方法，对于长寿命、安全的道路具有重要意义。
        1 室内车辙试验评价方法
        有研究表明，沥青混合料抗车辙性能试验方法的研究有助于提高混合料设计水平和进行车辙预估研究[1]。其中，室内小型车辙试验由于试验本身简单、易推广，车辙试件制作容易，试验费用低，设备简单，且与实际路面的永久变形有较好的相关性，目前，车辙试验已经成为最普遍的试验方法用以沥青混合料高温性能的评价。车辙试验可以对车轮行驶的实际情况进行充分的模拟，有利于针对车辙变形与发展的相关影响因素展开参数分析。有研究表示借助经验公式对沥青路面车辙深度展开预测以及抗车辙能力的检测是目前车辙试验的主要方向。NCHRP9-19等项目所研究的力学试验结果都会与轮碾试验的结果进行比较，来确定试验数据的可靠度，并且车辙试验方法和设备对试验结果有很大的影响。基于目前所掌握的信息，推荐将APA、HWTD以及FRT试验作为沥青路面室内车辙试验评价方法。
        1.1我国标准车辙（DS）
        我国的车辙试验是在温度60C、荷载0.7MPa、速率42次/min标准条件下试验的，工程发生车辙的实际条件（荷载、温度、车速）与此并不对应，我国标准车辙无法同时考虑重载和低速，无法评价沥青面层的整体抗车辙性能，无法模拟路面温度梯度。除了沥青混合料自身的因素外，温度、荷载、速度对高温性能的影响是主要因素，而这些因素是目前室内车辙试验所解决不了的。而不同的温度、荷载、车速与标准条件之间不存在固定的换算模式，不同沥青品种、不同混合料的换算公式相差较大，个别研究得到的换算关系并没有通用性。另外国产车辙仪只能对10 cm 以下厚度的试件进行试验分析，不能分析沥青路面整体性能；我国常规的车辙试验仅可以区分出刚度较小的沥青混合料抗车辙性能，无法对高模量混合料抗车辙性能的评价；路面使用的材料为改性沥青混合材料时，它有着更大的动稳定度，在一定程度上来说，其动稳定度的偏差会比较大。如果将其作为实验的材料，那么结果肯定会存在着较大的误差。我国在进行常规车辙试验的过程中，用时短，因而在对沥青混合料永久变形性进行评价时存在较大的问题。
        1.2法国车辙（FRT）
        法国车辙试验在法国使用较广泛且比较成功，可以同时测试两块沥青混合料试件。在2007年，陈祥义等人对国外沥青混合料抗车辙性能试验方法评价的研究中，分别将APA车辙深度、HWTD车辙深度以及FRT车辙深度与WesTrack 试验路车辙深度进行相关性分析，结果表明：现有的试验方法中APA、HWTD 以及 FRT 共 3 种轮碾试验方法最有可能被广泛采用作为评价沥青混合料抗车辙性能的标准试验方法。选择这 3 种试验方法主要是基于以下几点考虑：设备的可操作性；试验成本；试验周期；QC /QA 标准的适用性；历史经验数据以及试验评价标准的可靠性。表1列出了该文中推荐的当前可以采用的试验方法，但是在使用这些试验方法之前还需要先确定一些适合当地沥青路面材料特性的经验控制标准。
        表1 沥青混合料永久变形推荐试验方法及标准

        1.3德国汉堡车辙（HWTD）
        该试验在德国广泛使用试验可评价沥青混合料的抗水损坏能力；可同时测试两个试样。汉堡车辙仪采用钢轮而不是无花纹的橡胶轮胎，欧洲标准与美国标准中都认为钢轮试验时会导致集料颗粒破碎，影响测试结果，而我国和欧盟、法国、英国、日本、澳大利亚采用的车辙仪均采用无花纹实心橡胶轮胎，相比较而言试验条件更加接近实际荷载状况。
        1.4美国 APA 车辙（AD）试验
        试验能够模拟现场温度和交通荷载作用情况；较GLWT试验有所改进和提高，试验容易实现可同时测试3-6个试件，有标准试验程序可供使用圆柱体试件可由旋转压实仪碾压成型，但是试验相对比较昂贵。在2019年，张认等人对沥青混合料高温稳定性试验研究中，通过一系列的试验，对标准车辙（DS）、德国汉堡车辙（RD）和美国 APA 车辙（AD）等试验、动态模量（SRT）的相关性进行分析，得出结论相关性依次排序为：APA 车辙＞汉堡车辙＞标准车辙＞ SPT 动态模量，优选出 APA 车辙试验方法较其他方法好，建议将 APA 作为沥青混合料高温稳定性评价的主要试验方法。相对变形指标同各试验评价指标具有相同的变化规律，且汉堡车辙试验和 APA 车辙试验的相对变形都是由最大车辙深度与试件厚度之比获得，可以考虑将相对变形指标作为车辙试验的参考指标。
        2 结语
        针对以上分析，可以得到以下结论：
        （1）对沥青混合料抗车辙性的试验方法仍需进一步研究，加强室内试验与实际路面的关联度，其中与实际路面的关联度较高的是APA、HWTD以及FRT试验，所以推荐它们作为沥青混合料设计和质量控制的标准试验方法。
        （2）在对沥青混合料高温稳定性试验方法评价中，有太多评价方法与指标，但最重要的是方法与指标的真实模拟与协调性。
        （3）建议在评价沥青混合料的抗车辙性能时尽可能使用多种试验方法进行综合评价，分析多种试验方法所测变形与试验路所测变形的相关性，综合多种因素，推荐一个最适宜的评价沥青混合料的高温稳定性的试验方法。
        参考文献：
        [1]葛玲.沥青混合料抗车辙性能试验方法[J].浙江交通职业技术学院学报，2010，11（01）：29-33.