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摘要：文章通过对影响沥青混凝土车辙的矿料级配及级配中关键筛孔的控制、原材料掺配、用油量、填料的选择等方面因素的分析，谈论了室内车辙试验的重要性，从而指导路面设计、施工、养护。
关键词：沥青混合料；室内车辙；影响因素
中图分类号：U416.217
文献标识码：A
文章编号：1000—8136(2009)32—0005—03
随着高等级公路路面修筑技术的不断完善，沥青混凝土路面的车辙控制已日益受到广大工程技术人员的重视。车辙是路面结构各层永久变形的累积，沥青混凝土路面的永久变形是直接影响平整度、路面使用性能、行车安全和舒适的重要因素，它与疲劳开裂一样，是沥青混凝土路面的主要损坏现象之一。
一般来说。对于不同的路面结构组合和材料组成，车辙的产生和发展程度不同，半刚性基层沥青混凝土路面的抗车辙性能优于柔性基层沥青混凝土路面，而半刚性基层路面车辙主要产生于沥青混凝土面层。路面基层和面层均可能导致柔性路面的车辙产生。
控制车辙的产生，关键是如何从原材料质量控制、混合料组成设计的合理性和施工工艺严密性等方面进行控制。车辙主要产生于沥青混凝土面层，而产生车辙的原因主要是沥青混合料的高温稳定性不足，在车辆的重复荷载作用下产生变形累积。影响沥青混合料高温稳定性主要是沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。通过沥青类型、沥青用量、矿料级配、颗粒形状及表面特性、沥青混凝土空隙率等多方控制可以有效提高沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。
1 试验条件
本文所述室内车辙试验均采用北京航天航宇测控技术研究所生产的HYCX-1车辙式样成型机、HYCZ-5自动车辙试验机。将沥青混合料置于轮碾成型机上成型为300mm×300mm×50mm的试件，其密度达到马歇尔试验标准击实密度的(100±1)％，普通沥青室温下冷却12h以上，改性沥青室温下冷却24h。然后置于已达到试验温度(60±1)℃的恒温室中，保温不少于5h。也不得多于24h。组试验的试件个数不少于3块。
2 影响室内车辙的因素分析
2.1沥青混合料级配关键筛孔对车辙试验的影响
沥青混合料有多种组成，我们以沥青混凝土密级配、采用悬浮密实结构；悬浮密实结构是由沥青混合料中粗集料、细集料及填料用沥青结合而组成的混凝土结构；其粗骨料不会造成相互碰挤，由细集料作为填充，而细集料又是由沥青及矿粉包裹而成。其高温稳定性的形成机理也来源于沥青结合料的高温黏结性和矿料级配的嵌挤作用。《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40—2004)提出了“矿料级配及沥青用量范围”，按“范围”的中值设计沥青混合料组成。已成为我们大家的共识，但根据试验结果，我们认为有些筛孔是可以超出设计范围的。而有些则是坚决不能超出设计范围，这些筛孔是我们工程过程中必须严格控制的筛孔。
其中①号、②号均按照规范中AC-16C级配要求合成3种级配，得到以下级配曲线，见图1、图2。
在此基础之上，试验选用中海70号酱通道路石油沥青，油石比采用4.6％，分别拌制沥青料成型车辙试件，得到各个级配下相应的动稳定度值DS(次／mm)，见表2。
由表2可以得出：首先我们对其进行横向比较：1号料中同2号料中相同的矿料比例，其13.2mm筛孔相差并不是太大，但其9.5mm筛孔通过率相差是这5个筛孔中相差最大，因此，我们应该把9.5mm筛孔尺寸也应作为关键筛孔，这在当前规范中是没有提及到的。
其次，通过纵向比较，采用相同的原材料其级配不一样，例如1号与2号中我们从中也不难发现9.5mm筛孔也是相差较大的。
通过以上分析，我们认为对于9.5mm筛孔其通过率应靠近级配中值的上限，而大于9.5mm的筛孔均应靠近级配的上限；4.75mm筛孔其通过率应在级配中值的上方；其与处0.075mm筛孔外，均应靠近级配的下限，也符合我们所说的s型曲线，并说明了关键筛孔的特殊重要性。
2.2原材料掺配的影响
(1)集料的特性。由于沥青混合料是由集料、矿粉、沥青结合合成的，集料的不同性质也决定了不同的特性。对于集料我们认为通常采用石灰质岩石，这样更有利于与沥青结合，也更容易形成稳定的结构，不至于在高温浸水中破坏。
(2)黄砂对车辙试验的影响。对于黄砂的掺配，有部分学者认为黄砂对沥青混凝土产生了破坏作用。依据此观点，我们先就黄砂的特点进行分析：①黄砂作为天然颗粒，弥补了机制砂的缺陷，有良好的天然级配，是机制砂所无法复制的；②黄砂的主要成分是SiO2，呈酸性，对于这点其不容易与沥青黏结；针对以上黄砂的特点，我们进行了黄砂与机制砂比例的车辙实验，采用沥青混凝土AC-20C，油石比采用4.5％；在粗、细集料与填料不变的情况下，改变机制砂与黄砂比例，试验结果见表3。
从表3可以看出，随着黄砂掺量的递增其沥青混凝土抗车辙能力也发生了增长。也就是其动稳定度越大。以前，曾有部分研究人员认为黄砂完全可以用机制砂代替，这显然是不符合客观现实的；但考虑到黄砂的特性以及沥青路面的耐久性，我们认为黄砂与机制砂应有一定比例，且这两者比例不应大于5:5，黄砂不应超过机制砂。
2.3合理的沥青用量
沥青混凝土的用油量也是影响抗车辙能力的一个主要因素。为此我们以AC-16C沥青混凝土作为实验，分别采用相同的矿料级配、不同的油石比。试验结果见表4。
从表4可以看出，不同的用油量在矿料级配一致的情况下。沥青混凝土抵抗车辙的能力也不尽相同，一个好的油石比是沥青混凝土高温稳定性的重要指标。高的油石比容易泛油，其抵抗车辙的能力也越次，低的油石比容易使沥青混凝土发生黏结不牢，矿料脱落，影响沥青混凝土路面的使用寿命。
2.4填料的采用
填料作为悬浮密实结构的沥青混凝土来讲，其意义是很重要的，填充效果直接影响到沥青路面的抗车辙能力。有部分研究人员认为：水泥是可以取代矿粉的，对此，我们取两者进行了比对试验，其结果见表5。
从表5可以看出，在矿料级配一致的情况下，选择不同的填料，其混合料抵抗车辙的能力是有很大区别的，这其中和水泥与矿粉的性质有关系：在比重方面，水泥明显要大于矿粉，这也就决定了其不能像矿粉一样起到很好的填充效应，在沥青混合料的密实方面也达不到良好的性能。再者，对采用不同的水泥掺量，其车辙也大不相同；经过以上试验，我们认为在没有矿粉的前提下，用水泥作为填料，其掺量应高于3％，而不是1％～2％。
2.5除尘效果的影响
在工程建设中，我们一般认为小于0.075 mm颗粒含量要对其进行除尘；原因是细集料中小于0.075mm颗粒含量多数是含泥土的杂质，其对沥青混合料的动稳定度有很大影响。对此，我们做了以下实验，其结果见表6。
根据表6我们对除尘以后及未除尘的沥青混合料在相同的矿料级配、相同的油石比下，作出的沥青混合料车辙确是反向的，未除尘要好于已除尘的车辙。经过分析，这其中主要是由于我们对细集料过筛后，其非杂质含量也随之减少，密实度减低，造成了车辙能力的减低。但鉴于0.075mm颗粒以下的成分复杂，我们认为还是除尘对沥青混合料的长久高温稳定性有很大好处。
3 结束语
考虑到路面的实际情况，影响沥青路面高温稳定性的因素是十分复杂的。从公路开始的设计到其竣工，并且其使用，车辙就一直始终伴随着公路。除上述提到的影响因素外，重载交通、沥青性能的好坏、当地气温的变化都是影响公路车辙的重要原因。因此，从开始设计就应该把诸如像原材料这样能控制的因素消灭在萌芽状态，从根本上建造一条高质量的公路。
关键词：沥青混合料；室内车辙；影响因素
中图分类号：U416.217
文献标识码：A
文章编号：1000—8136(2009)32—0005—03
随着高等级公路路面修筑技术的不断完善，沥青混凝土路面的车辙控制已日益受到广大工程技术人员的重视。车辙是路面结构各层永久变形的累积，沥青混凝土路面的永久变形是直接影响平整度、路面使用性能、行车安全和舒适的重要因素，它与疲劳开裂一样，是沥青混凝土路面的主要损坏现象之一。
一般来说。对于不同的路面结构组合和材料组成，车辙的产生和发展程度不同，半刚性基层沥青混凝土路面的抗车辙性能优于柔性基层沥青混凝土路面，而半刚性基层路面车辙主要产生于沥青混凝土面层。路面基层和面层均可能导致柔性路面的车辙产生。
控制车辙的产生，关键是如何从原材料质量控制、混合料组成设计的合理性和施工工艺严密性等方面进行控制。车辙主要产生于沥青混凝土面层，而产生车辙的原因主要是沥青混合料的高温稳定性不足，在车辆的重复荷载作用下产生变形累积。影响沥青混合料高温稳定性主要是沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。通过沥青类型、沥青用量、矿料级配、颗粒形状及表面特性、沥青混凝土空隙率等多方控制可以有效提高沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。
1 试验条件
本文所述室内车辙试验均采用北京航天航宇测控技术研究所生产的HYCX-1车辙式样成型机、HYCZ-5自动车辙试验机。将沥青混合料置于轮碾成型机上成型为300mm×300mm×50mm的试件，其密度达到马歇尔试验标准击实密度的(100±1)％，普通沥青室温下冷却12h以上，改性沥青室温下冷却24h。然后置于已达到试验温度(60±1)℃的恒温室中，保温不少于5h。也不得多于24h。组试验的试件个数不少于3块。
2 影响室内车辙的因素分析
2.1沥青混合料级配关键筛孔对车辙试验的影响
沥青混合料有多种组成，我们以沥青混凝土密级配、采用悬浮密实结构；悬浮密实结构是由沥青混合料中粗集料、细集料及填料用沥青结合而组成的混凝土结构；其粗骨料不会造成相互碰挤，由细集料作为填充，而细集料又是由沥青及矿粉包裹而成。其高温稳定性的形成机理也来源于沥青结合料的高温黏结性和矿料级配的嵌挤作用。《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40—2004)提出了“矿料级配及沥青用量范围”，按“范围”的中值设计沥青混合料组成。已成为我们大家的共识，但根据试验结果，我们认为有些筛孔是可以超出设计范围的。而有些则是坚决不能超出设计范围，这些筛孔是我们工程过程中必须严格控制的筛孔。
其中①号、②号均按照规范中AC-16C级配要求合成3种级配，得到以下级配曲线，见图1、图2。
在此基础之上，试验选用中海70号酱通道路石油沥青，油石比采用4.6％，分别拌制沥青料成型车辙试件，得到各个级配下相应的动稳定度值DS(次／mm)，见表2。
由表2可以得出：首先我们对其进行横向比较：1号料中同2号料中相同的矿料比例，其13.2mm筛孔相差并不是太大，但其9.5mm筛孔通过率相差是这5个筛孔中相差最大，因此，我们应该把9.5mm筛孔尺寸也应作为关键筛孔，这在当前规范中是没有提及到的。
其次，通过纵向比较，采用相同的原材料其级配不一样，例如1号与2号中我们从中也不难发现9.5mm筛孔也是相差较大的。
通过以上分析，我们认为对于9.5mm筛孔其通过率应靠近级配中值的上限，而大于9.5mm的筛孔均应靠近级配的上限；4.75mm筛孔其通过率应在级配中值的上方；其与处0.075mm筛孔外，均应靠近级配的下限，也符合我们所说的s型曲线，并说明了关键筛孔的特殊重要性。
2.2原材料掺配的影响
(1)集料的特性。由于沥青混合料是由集料、矿粉、沥青结合合成的，集料的不同性质也决定了不同的特性。对于集料我们认为通常采用石灰质岩石，这样更有利于与沥青结合，也更容易形成稳定的结构，不至于在高温浸水中破坏。
(2)黄砂对车辙试验的影响。对于黄砂的掺配，有部分学者认为黄砂对沥青混凝土产生了破坏作用。依据此观点，我们先就黄砂的特点进行分析：①黄砂作为天然颗粒，弥补了机制砂的缺陷，有良好的天然级配，是机制砂所无法复制的；②黄砂的主要成分是SiO2，呈酸性，对于这点其不容易与沥青黏结；针对以上黄砂的特点，我们进行了黄砂与机制砂比例的车辙实验，采用沥青混凝土AC-20C，油石比采用4.5％；在粗、细集料与填料不变的情况下，改变机制砂与黄砂比例，试验结果见表3。
从表3可以看出，随着黄砂掺量的递增其沥青混凝土抗车辙能力也发生了增长。也就是其动稳定度越大。以前，曾有部分研究人员认为黄砂完全可以用机制砂代替，这显然是不符合客观现实的；但考虑到黄砂的特性以及沥青路面的耐久性，我们认为黄砂与机制砂应有一定比例，且这两者比例不应大于5:5，黄砂不应超过机制砂。
2.3合理的沥青用量
沥青混凝土的用油量也是影响抗车辙能力的一个主要因素。为此我们以AC-16C沥青混凝土作为实验，分别采用相同的矿料级配、不同的油石比。试验结果见表4。
从表4可以看出，不同的用油量在矿料级配一致的情况下。沥青混凝土抵抗车辙的能力也不尽相同，一个好的油石比是沥青混凝土高温稳定性的重要指标。高的油石比容易泛油，其抵抗车辙的能力也越次，低的油石比容易使沥青混凝土发生黏结不牢，矿料脱落，影响沥青混凝土路面的使用寿命。
2.4填料的采用
填料作为悬浮密实结构的沥青混凝土来讲，其意义是很重要的，填充效果直接影响到沥青路面的抗车辙能力。有部分研究人员认为：水泥是可以取代矿粉的，对此，我们取两者进行了比对试验，其结果见表5。
从表5可以看出，在矿料级配一致的情况下，选择不同的填料，其混合料抵抗车辙的能力是有很大区别的，这其中和水泥与矿粉的性质有关系：在比重方面，水泥明显要大于矿粉，这也就决定了其不能像矿粉一样起到很好的填充效应，在沥青混合料的密实方面也达不到良好的性能。再者，对采用不同的水泥掺量，其车辙也大不相同；经过以上试验，我们认为在没有矿粉的前提下，用水泥作为填料，其掺量应高于3％，而不是1％～2％。
2.5除尘效果的影响
在工程建设中，我们一般认为小于0.075 mm颗粒含量要对其进行除尘；原因是细集料中小于0.075mm颗粒含量多数是含泥土的杂质，其对沥青混合料的动稳定度有很大影响。对此，我们做了以下实验，其结果见表6。
根据表6我们对除尘以后及未除尘的沥青混合料在相同的矿料级配、相同的油石比下，作出的沥青混合料车辙确是反向的，未除尘要好于已除尘的车辙。经过分析，这其中主要是由于我们对细集料过筛后，其非杂质含量也随之减少，密实度减低，造成了车辙能力的减低。但鉴于0.075mm颗粒以下的成分复杂，我们认为还是除尘对沥青混合料的长久高温稳定性有很大好处。
3 结束语
考虑到路面的实际情况，影响沥青路面高温稳定性的因素是十分复杂的。从公路开始的设计到其竣工，并且其使用，车辙就一直始终伴随着公路。除上述提到的影响因素外，重载交通、沥青性能的好坏、当地气温的变化都是影响公路车辙的重要原因。因此，从开始设计就应该把诸如像原材料这样能控制的因素消灭在萌芽状态，从根本上建造一条高质量的公路。