瀝青混合料抗車轍性能評價方法的對比分析

余 華

(西安鐵路工程職工大學(xué)，陜西 西安 710064)

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瀝青混合料抗車轍性能評價方法的對比分析

余 華

(西安鐵路工程職工大學(xué)，陜西 西安 710064)

從瀝青路面分析儀與法國車轍試驗機(jī)兩方面，介紹了用于評價瀝青混合料抗車轍性能的兩種試驗方法，并分析了兩者的優(yōu)缺點與適用性，建議在進(jìn)行瀝青混合料抗車轍性能評價時，優(yōu)先選用APA并輔以法國車轍試驗結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行參考。

道路工程，瀝青混合料，抗車轍性能，瀝青路面分析儀，法國車轍試驗機(jī)

0 引言

車轍試驗是對路面實際承受的車輪荷載的模擬。一般而言，大型環(huán)道試驗、直道試驗、室內(nèi)小型往復(fù)車轍試驗、旋轉(zhuǎn)車轍試驗均屬于車轍試驗。在開展車轍試驗研究時，可以按照路面情況，通過調(diào)整溫度、荷載、試件厚度與成型條件以達(dá)到模擬效果，進(jìn)而認(rèn)識各種影響因素對車轍變形的影響。以上試驗最基本的原理——通過輪載在路面結(jié)構(gòu)或試件上的反復(fù)加載，觀察并檢測路面結(jié)構(gòu)或試件的響應(yīng)[1]。此外，車轍試驗已被作為室內(nèi)試驗廣泛應(yīng)用于混合料抗車轍性能的評價[2]。國際上比較典型的車轍試驗包括美國瀝青路面分析儀(Asphalt Pavement Analyzer(APA))試驗、法國LCPC瀝青路面車轍試驗及漢堡輪轍試驗等，2001年，美國國家瀝青技術(shù)中心的西部環(huán)道研究中除了采用APA外，還應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)輪轍儀(RLWT)[3]，近年來，其余各國又相繼開展了小型加速加載試驗。本文重點分析瀝青路面分析儀與法國車轍試驗機(jī)的優(yōu)缺點與適用性，以期為具體的工程實踐提供參考依據(jù)。

1 瀝青混合料常用抗車轍性能的試驗方法

1.1 瀝青路面分析儀(APA)

APA是由GLWT發(fā)展而來，本質(zhì)上屬于二代的GLWT，1996年，APA首次被應(yīng)用于瀝青混合料的抗車轍性能評價試驗。目前較多采用的梁式試件主要通過振動壓實完成成型，或可通過線性碾壓設(shè)備完成梁式構(gòu)件成型，圓柱體構(gòu)件主要借助旋轉(zhuǎn)壓實儀進(jìn)行成型。梁式試件空隙率為7%，圓柱體試件為4%或7%，以上兩種試件亦可由路面取芯獲取。APA的試驗溫度范圍為40.7 ℃～63 ℃。常用的抗車轍能力評價的標(biāo)準(zhǔn)[4]為“50 ℃試驗條件下，8 000次車輪加載后，車轍深度是否小于4 mm”。

1.2 法國車轍試驗機(jī)

法國車轍試驗機(jī)(FRT)在法國應(yīng)用時間已久，且該試驗方法己被美國引進(jìn)，并將該試驗應(yīng)用于科羅拉多州和聯(lián)邦公路局的Turner & Fairbank相關(guān)研究中。FRT可同時針對兩塊瀝青混合料試件展開測試，試件為長、寬、高分別為50 cm，18 cm，2 cm～10 cm的長方體，大部分由膠輪碾壓設(shè)備成型試件。FRT試驗的加載借助對一個可在試件表面往復(fù)運動的輪胎實現(xiàn)，輪胎寬90 mm，胎壓為0.6 MPa，可提供5 kN的豎向荷載，試驗過程輪胎加載頻率為2次/s。西部環(huán)道研究項目認(rèn)為FRT試驗保守評價標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為：試件經(jīng)31 000次循環(huán)加載之后變形量是否達(dá)到試件初始厚度的9%。

2 各種試驗方法的對比分析

2.1 瀝青路面分析儀(APA)

截至目前，已有較多試驗數(shù)據(jù)證明可采用GLWT及APA試驗評價瀝青混合料性能。在當(dāng)前階段，APA在評價混合料抗車轍性能試驗中是最能真實模擬路面結(jié)構(gòu)的車轍試驗機(jī)之一。已有研究表明[5]，基于APA的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性評價，其結(jié)果與實際路面情況具有顯著相關(guān)性。

APA試驗中，試件在初始試驗階段的變形隨時間增長較快且曲線斜率大，而后變形逐漸趨于收斂且曲線斜率減小，隨著加載次數(shù)的增大，試件在每一加載循環(huán)下所產(chǎn)生的永久變形量逐漸減小，且經(jīng)歷過一定循環(huán)次數(shù)后變形趨于穩(wěn)定。

Cooley等從試驗路段上選取10種已知使用性能的瀝青混合料試件，并借助APA試驗進(jìn)行驗證，進(jìn)而評價試驗測定參數(shù)結(jié)果與實際車轍量的相關(guān)程度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)試驗測定參數(shù)結(jié)果與實際車轍量相關(guān)性較高，R.C Wiriiam等人通過選用不同配比的瀝青混合料進(jìn)行APA試驗，得到了類似結(jié)論。

2.2 法國車轍試驗機(jī)

通過法國車轍試驗機(jī)預(yù)測結(jié)果與瀝青混合料抗車轍性能的對比結(jié)果，美國西部環(huán)道研究項目發(fā)現(xiàn)FRT試驗結(jié)果與路面實際車轍深度的相關(guān)性較好[6,7]。

美國科羅拉多州運輸部與聯(lián)邦公路局道路研究中心選擇科羅拉多州33條車轍性能各異的試驗路段。結(jié)果表明：法國評價方法對瀝青混合料發(fā)生車轍深度的要求高于科羅拉多州的。但該研究沒有針對試驗控制標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)整提出進(jìn)一步建議。法國車轍試驗機(jī)試驗結(jié)果與路面實際車轍深度的相關(guān)系數(shù)為0.691，相關(guān)性較好。該項目研究團(tuán)隊認(rèn)為，當(dāng)相似的集料及瀝青經(jīng)驗數(shù)據(jù)可供采用時，F(xiàn)RT試驗可為混合料性能的評價提供有益參考。但是與漢堡車轍試驗類似，潛在的FRT試驗機(jī)用戶必須根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的具體情況發(fā)展與之相適應(yīng)的試驗評價標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

1)就目前而言，APA在評價混合料抗車轍性能試驗中是最能真實模擬路面結(jié)構(gòu)的車轍試驗機(jī)之一。采用APA進(jìn)行瀝青混合料高溫穩(wěn)定性評價，測試結(jié)果與實際路面情況具有顯著相關(guān)性。

2)當(dāng)相似的集料及瀝青經(jīng)驗數(shù)據(jù)可供采用時，F(xiàn)RT試驗可為混合料性能評價提供有益參考。但與漢堡試驗類似，潛在的FRT試驗機(jī)用戶必須根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的具體情況發(fā)展與之相適應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 張登良.瀝青路面[M].北京：人民交通出版社,1998.

[2] Cooley Jr L A,Kandhal P S,Buchanan M S,et al.Loaded Wheel Testers in the United States:State of the Practice[A].Transportation Research E-Circular,Number E-C016[C].Transportation Research Board,2000.

[3] Powell R B.Laboratory Performance Testing for the NCAT Pavement Test Track[A].Annual Meeting of Transportation Research Board[C].Washington,D.C.2003.

[4] Tram Nam,West Randy C,Powell Buzz,et al.Evaluation of AASHTO Rut Test Procedure Using the Asphalt Pavement Analyzer[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists,2009(78):1-24.

[5] MAS-AD E,PANOSKALTSIS V P,WANG Lin-bing.Asphalt Concrete,Simulation,Modeling and Experimental Characterization[J].Reston:ASCE,2006(8):124-133.

[6] Aschenbrener T.Comparison of Results Obtained from the French Rutting Tester With Pavement of Know Field Performance[R].Colorado Department of Transportation,1992.

[7] Williams R Christopher,Prowell Brian D.Comparison of Laboratory Wheel-tracking Test Results with Wes Track Performance[J].Transportation Research Record,1999(76):121-128.

Contrastive analysis of rutting resistance of asphalt mixture

Yu Hua

(Xi’anRailwayEngineeringStaffUniversity,Xi’an710064,China)

Starting from two aspects of Asphalt Pavement Analyzer and French Rutting Tester, the paper introduces merits and defects and adaptability of two kinds of testing methods used in evaluating asphalt mixture rutting performance, and suggests to select APA adding French rutting testing data for reference while testing asphalt mixture rutting performance.

highway engineering, asphalt mixture, rutting performance, Asphalt Pavement Analyzer, French Rutting Tester

1009-6825(2017)06-0150-02

2016-12-15

余 華(1981- )，女，講師

U214.75

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