温度对沥青混合料抗车辙性能影响的试验分析

2021-09-04李媛媛

散装水泥 2021年4期

李媛媛

（江苏省交通技师学院，江苏镇江 212000）

1 沥青路面车辙的成因及分类

车辙是公路沥青路面的主要病害之一，它直接关系到路面行驶的稳定性和安全性。分析和研究可知，车辙是沥青路面结构层和土基在车辆荷载作用下发生侧向位移所形成的永久形变。根据沥青路面车辙形成的原因，车辙类型主要有三种：（1）结构型车辙。由于沥青路面基层和路基的强度较弱，在车辆荷载的作用下，沥青路面基层和路基会发生变形，形成结构型车辙。其主要特征是车辙宽度偏大，且两侧无隆起，横断面呈U字形。（2）失稳型车辙。在高温环境下，沥青混合料的荷载应力超过其本身的稳定应力极限，从而发生流动变形，并长期累积形成车辙。（3）磨耗性车辙。沥青路面材料受到车辆磨耗或自然环境等相关因素的磨蚀，特别是冬季车辆配置的埋钉轮胎，更易引发磨耗性车辙。

沥青路面车辙直接影响道路行车安全，同时，也破坏路面功能，如路面排水功能，车辙导致路面结构变形，引发路面空隙特征发生变化，从而严重影响路面渗透排水性能，因此，分析沥青路面抗车辙性能具有重要意义。

2 原材料及分析方法

为进一步分析温度变化与沥青混合料自身抗车辙性能变化的规律，本文选取不同的沥青混合料，并设定不同温度条件对其抗车辙性能进行试验，最后，归纳总结出沥青混合料的动稳定与温度变化的相关规律，为沥青路面施工提供参考依据。

2.1 原材料

主要选取AC-13、Sup-13、OGFC-13三种类型沥青混合料，采用对照试验的形式，不同类型沥青混合料均选用同一类型的集料和沥青。

2.1.1 集料

沥青混合料中集料选用的是天然集料，即不同粒径的玄武岩，有关技术指标见表1。

表1 不同粒径玄武岩技术指标

2.1.2 沥青

OGFC沥青混合料呈现骨架空隙型结构，对结合料技术提出了极高的要求，因此，应在基质沥青中掺入高黏改性剂。本文采用的基质沥青类型是70#沥青，同时掺入10%的高黏改性剂,可有效制备TPS高黏改性沥青。

制备TPS高黏改性沥青的具体方法如下：①先加热基质沥青，当基质沥青处于普通沥青阶段，加热温度需提高至180℃；基质沥青处于改性沥青阶段，加热温度需提高至190℃。再掺入10%的高黏改性剂，然后用玻璃棒搅拌均匀。②选择容器盛入试样，并置于高速剪切机下，温度严格控制在180℃～ 150℃之间，改性沥青需控制在185℃～ 200℃之间，剪切机转速调至3 500转/min，剪切时间为30min。③将制好的改性沥青放入180℃烤箱内，烘烤时间约20min。

以沥青黏结料为基本对象，对其加入TPS高黏改性剂前、后进行性能检测。加入TPS高黏改性剂前沥青黏结料（基质沥青）性能指标见表2，加入TPS高黏改性剂后高黏度沥青黏结料性能指标见表3。

表2 基质沥青各项性能指标检测数据

表3 TPS改性高黏度沥青各项性能指标检测数据

2.1.3 纤维

选用木质素纤维，具体技术性能指标检测数据见表4。

表4 木质素纤维各项技术性能检测数据

2.1.4 填料

选用的填料是石灰岩矿粉，具体技术性能指标检测数据见表5。

表5 石灰岩矿粉各项技术性能指标检测数据

2.2 级配

三种沥青混合料级配具体情况见表6。

表6 三种沥青混合料级配具体数据

2.3 试验方法

将试验的温度条件分别设为45℃、60℃和75℃，进行三种沥青混合料车辙试验。具体步骤如下：将制作成型的沥青混合料放置48h，然后通过车辙试验仪进行试验，将恒温箱的温度分别设为45℃、60℃和75℃，预热时间为5h。胶轮碾压速度控制在42次/min，试验时间为1h。

采用动稳定度方式对车辙试验数据进行评价，计算公式为：

其中：DS代表动稳定度（次/mm）；d1代表荷载作用t1永久变形（mm）；d2代表荷载作用t2永久变形（mm）；C1代表车辙试验仪（曲柄连杆驱动）修正系数，行走模式为1.0，链驱动为1.5，本次试验选择1.0；C2代表试件系数，其中宽度为300mm的试件选择1.0，宽度为150mm的试件选择 0.8；t1是 45min，t2是 60min。