沥青混凝土高温性能及作用范文

《山东交通科技》2014年第二期

1室内车辙试验及分析

1．1原材料性质本车辙试验选用的是AC－16沥青混合料级配见表1，并设计了纯沥青路面、低强度玻纤格栅沥青路面、高强度玻纤格栅沥青路面、聚酯玻纤布沥青路面四种路面形式进行对比分析，研究玻纤格栅对沥青路面高温性能的影响，并进一步分析不同强度玻纤格栅沥青路面高温性能。在本试验中，将这依次将四种路面形式编号为1#、2#、3#、4#。沥青采用中海70#基质沥青，沥青技术参数见表2，玻纤格栅与聚酯玻纤布的参数见表3、表4。

1．2试验方法本试验的试验方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行，车辙板尺寸为300mm×300mm×100mm车辙板。为更好模拟沥青面施工条件，车辙板采用轮碾成型机碾压成型。在装沥青混合料过程中，当车辙板混合料填筑高度为模具高度的3/5时，将混合料表面摊平后放置玻纤格栅或者聚酯玻纤布。进行四组试验，每组进行再进行3个行试验，每个平行试件的混合料作一次拌和。试验仪器采用HYCZ－5A双轮自动车辙试验仪，试验轮为橡胶制的实心轮胎，外径为200mm，轮宽为50mm，橡胶层厚度为15mm，试验轮压与标准轴载一致为0.7MPa，试验温度设置为60℃。车辙试验通过在高温条件下，使沥青胶结料表现出一定的流动性，并通过试验轮胎对车辙板的反复碾压作用，使得沥青混合料被进一步压实，沥青胶结料发生剪切变形，集料发生相对位移，并以车辙的形式表现出来。车辙试验以辙槽的深度RD(mm)与动稳定度DS(每产生1mm辙槽深度所需的轮压次数)来评价沥青混合料的高温稳定性。

1．3试验结果及分析根据试验结果计算动稳定度DS，按照规范可知计算公式: 为了进一步研究辙槽深度随试验时间的变化规律，记录了车辙试验为40min，45min，50min，55min，60min时所对应的辙槽深度，并绘出各组试件辙槽与时间的关系曲线图见图1～图5，车辙试验动稳定度指标及平均辙槽深度见图6。从图1可以看出，纯沥青路面试件的车辙深度随着轮压时间的增加而增大，且增加幅度较大，3个平行试件的40min时的车辙深度与最终的车辙深度均保持在0.25mm左右，且最终车辙深度较深。试验的前40min车辙深度发展较快，这主要是由于混合料的进一步压实而产生，即所谓的压密型车辙;后期由于轮压的作用，沥青出现剪切变形，使得集料发生相对位移，但因为混合料的压实度已经达到较高的水平，所以车辙深度发展较慢，而此时车辙主要为失稳型车辙。从图2可以看出，低强度玻纤格栅沥青路面试件的车辙深度同样随碾压时间的增加而增大，但在后40min车辙深度的增加幅度较小，3个平行试件均保持0.2mm左右的增长量。车辙成因与图1分析类似。从图3可以看出，高强度玻纤格栅沥青路面试件的车辙深度同样随着碾压时间的增加而增大，但与2#试件类似，后40min车辙深度的增加量较小，而且最终的车辙深度明显比1#及2#要小，这说明3#试件的成型效果更好，由此产生的压密型车辙深度较小。从图4可知，聚酯玻纤布沥青路面试件的车辙深度随着加载时间的增加而增大，加载40min时的车辙深度明显要比3#大，且后20min车辙深度的增加量也较大，保持在0.25mm左右。这说明4#沥青路面的压实效果不如3#好。从图5可以看出，4种沥青路面类型车辙试验加载40min时车辙深度大小依次为1#＞2#＞4#＞3#，60min时车辙深度大小依次为2#＞1#＞4#＞3#，这说明高强度玻纤格栅路面的压实效果最好。且40～60min内3#的车辙增加量也较小，这表明3#沥青路面的在车辆荷载作用下产生的剪切流动变形较小。从图6可以看出四种路面类型的车辙最终深度大小依次为2#＞1#＞4#＞3#，3#的车辙深度仅为0.92mm，比1#的1.79mm减小了约1倍，而2#的车辙度为1.91mm，比1#要大，更是3#的2倍多。动稳定度的大小依次为3#＞4#＞2#＞1#，3#的动稳定度为9909次/毫米，比1#的3438次/毫米增大了近2倍，同样2#及4#的动稳定也要比1#大，但增加幅度较小。这说明高强度玻纤格栅能够显著提高沥青路面的压实效果，增强抗车辙能力，提高高温稳定性性能。低强度玻纤格栅和聚酯玻纤布虽然也能在一定程度上提高车辙试验的动稳定度，但是车辙深度仍较大，对于提高沥青路面的抗车辙能力并不显著。

2格栅抗车辙机理分析

2．1抑制裂缝的发展沥青路面的裂缝通常由层底向上发展，当层底最大拉应力超过沥青面层的最大抗拉强度时面层底面则会出现裂缝，在车辆荷载的重复作用下裂缝不断向上延伸，那么整个沥青结构层中抵抗拉应力作用的厚度逐渐减小，裂缝发展加快，最终导致路面开裂。裂缝产生破坏了路面结构的整体性及矿料骨架的完整性，加速车辙的产生。玻纤格栅的设置能够对沥青混合料中的粗集料起到一种“套箍”作用，当裂缝发展至玻纤格栅处时，受到玻纤格栅纵向筋的抑制而不能进一步的发展，只有当玻纤格栅被拉应力破坏后裂缝再能继续发展，所以玻纤格栅强度时影响裂缝发展的关键因素。

2．2抑制车辙的发展由于高温沥青处于流动状态，加上车辆荷载破坏了矿料骨架，使得粗集料发生相对位移，进而从宏观上表现为车辙，所以提高抗车辙能力的关键是增强矿料骨架的整体性。而玻纤格栅的设置，正好对粗料有一种“套箍”作用，能够显著提高矿料骨架的整体性。即使在高温条件下沥青表现出一定的流动性，但是由于玻纤格栅的存在，使粗集料整体性不被破坏，从而抑制粗集料的相对位移，进而提高沥青路面的抗车辙能力。玻纤格栅提高沥青路面抗车辙能力的关键因素仍是玻纤格栅的强度，高强度玻纤格栅能够在承受较大的拉应力，较长时间的温度和车辆疲劳应力作用，这与车辙试验所得的结果相符，即高强度玻纤格栅沥青路面的抗车辙能力比低强度玻纤格栅要强。

3结语

沥青路面车辙由结构型车辙、失稳型车辙及磨耗型车辙组成。通过车辙试验表明，由于玻纤格栅对粗集料会产生“套箍”作用，能够抑制裂缝和车辙的发展，高、低强度玻纤格栅和聚酯玻纤布都能够提高沥青路面的抗车辙能力，但是高强度玻纤格栅的效果最好，即高温稳定性最好。而且高强度玻纤格栅沥青路面车辙试验最终形成的车辙深度明显小于其他路面类型。

作者：张榕情单位：深圳市市政设计研究院有限公司