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摘要：为了深入揭示沥青混合料高温稳定性，采用车辙试验研究了不同类型沥青混合料的车辙变化规律及其影响因素。结果表明：改性沥青能够有效提高沥青混合料的高温稳定性能；随着压实度的降低，沥青混合料的抗车辙能力逐渐降低；Sup-16沥青混合料的抗车辙性能大于AC-16沥青混合料；随着公称粒径的增大，沥青混合料的抗车辙能力随之提高。
关键字：路面工程；沥青混合料；高温稳定性；车辙；动稳定度
中图分类号：U414文献标识码：A
0引言
车辙是指在行车荷载的反复作用下，路面发生的不可恢复的永久变形；通常轮迹带的沥青混凝土面层在下凹的同时，两侧伴随着隆起，二者组合起来构成车辙。车辙已成为高速公路沥青路面的一种主要病害，是导致沥青路面破坏的重要原因。70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29.5%；日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80%以上是由于车辙引起的。由于沥青混凝土路面的车辙主要发生在高温季节，所以在沥青混凝土路面材料和结构稳定性研究中，车辙问题被认为是“高温稳定性”问题。车辙的存在严重缩短了路面的使用寿命，降低了道路的服务质量，构成了道路运输的安全隐患。因此，深入研究沥青混合料抗车辙性能对于指导材料组成设计和路面结构设计具有重要意义[1~4]。
本文采用国产的车辙试验仪，研究了沥青混合料的抗车辙性能与沥青种类、压实度、级配类型和最大公称粒径等因素的影响关系。研究成果对于深入揭示沥青混合料抗车辙性能具指导要意义。
1试验方案
1.1原材料
集料：为石灰岩，其各项性能指标见表1~3。
沥青：采用KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青两种沥青，其各项性能指标见表4~5，各项指标均达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。
表1集料密度
Tab.1 Density of aggregates
表2粗集料基本性质
Tab.2 Properties of coarse aggregate
表3矿粉基本性质
Tab.3 Properties of mineral powder
表4KLMY-90#基质沥青基本性质
Tab.4 Properties of KLMY-90# base asphalt
表5SBSI-C改性沥青基本性质
Tab.5 Properties of SBSI-C modified asphalt
1.2混合料类型与力学性能
选择AC-16、AC-20和Sup-16三种类型混合料作为本文研究对象，其矿料级配和马歇尔试验结果见表6和表7。
表6矿料级配
Tab.6 Composition of aggregate gradations
表7马歇尔试验结果
Tab.7 Test results of Marshall
1.3试验方法
沥青混合料车辙试验，采用轮碾成型机碾压成型300mm×300mm×50mm（长×宽×厚）的车辙板试件。室内车辙试验的条件：试验温度为60℃，接触压强为0.7MPa，往返碾压速度为42次/min，行走方向与试件成型碾压方向一致，试验时间为60分钟或未到达60分钟车辙深度已达到25mm时所需要的时间。试验仪器采用国产的车辙试验仪。
2沥青混合料高温车辙试验分析
2.1 沥青种类的影响
选取KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青，对AC-16、AC-20、Sup-16三种混合料进行室内车辙试验。试验结果如图1所示。
图1沥青种类对车辙试验结果的影响
Fig.1 Influence of asphalt types on rutting test
由图1的试验结果可看出：
三种改性沥青混合料的抗车辙性能均高于基质沥青混合料的抗车辙性能，采用SBSI-C改性沥青能够非常显著的改善沥青混合料的高温性能，说明沥青种类对沥青混合料的高温性能影响很大。
2.2压实度的影响
根据车辙板成型机的特点，试验采取变化沥青混合料质量的措施制作不同压实度的车辙板试件，压实度为100%的车辙板的体积指标与相应级配类型的马歇尔试件的体积指标保持一致。试验采用KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青两种沥青的AC-16混合料进行比较，试验结果如图2所示。
图2压实度对车辙试验结果的影响
Fig.2 Influence of compactness on rutting test
压实度的不同意味着车辙板的空隙率的变化，高温性能与车辙板的压实度有着密切的关系。由试验结果可知：
基质沥青混合料和改性沥青混合料的动稳定度随压实度的降低而降低，表明压实度对沥青混合料抗车辙性能的影响十分明显。对于目标空隙率为4%左右的沥青混合料来说，压实度为96%时，混合料的空隙率约为7%至8%。如果在施工过程中，不能严格控制压实度，那么路面的高温性能将会变得很差。所以在施工过程中控制好压实度对提高路面的高温稳定性起着至关重要的作用。
2.3 级配类型的影响
选取KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青，对AC-16、Sup-16两种混合料进行车辙试验。试验结果如图3所示。
图3级配类型对车辙试验结果的影响
Fig.3 Influence of gradation types on rutting test
由圖3可看出：
级配对沥青混合料抗车辙性能有着很显著的影响。由于矿料骨架起主要作用，骨架化提高了抗车辙性能。所以对于基质沥青混合料和改性沥青混合料，Sup-16的抗车辙能力均比AC-16的抗车辙能力要好。
2.4公称最大粒径的影响
选取AC-16和AC-20两种沥青混合料成型的车辙板进行车辙试验，试验结果如图4所示。
图4最大公称粒径对车辙试验结果的影响
Fig.4 Influence of nominal maximum aggregate size
on rutting test
由图4可以看出：
在石料性质和沥青种类相同的条件下，混合料AC-20的抗车辙性能均优于混合料AC-16的抗车辙性能，说明沥青混合料的抗车辙性能随着沥青混合料的公称粒径的增大而提高。所以在同等条件下，高温稳定性能：AC-20＞AC-16，因此提高沥青混合料抗车辙能力的一种有效的办法就是增大集料粒径。
3 结语
（1）改性沥青能够有效提高沥青混合料的高温稳定性能；
（2）沥青混合料的抗车辙能力随压实度的降低而降低，因此控制施工过程中的压实度对路面的质量有着至关重要的作用；
（3）级配骨架化沥青混合料具有更优的抗车辙性能；
（4）随着公称粒径的增大，沥青混合料的抗车辙能力提高。
参考文献：
References:
[1]PATERSON W D O. Road deterioration and maintenance effect: models for planning and management, the highway design and aintenance standard series[R]. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1987.
[2]KALOUSH K E, WITCZAK M W T. Tertiary flow charac-teristics of asphalt mixtures [J]. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 2002, 71: 248-280.
[3]苏凯, 孙立军. 高等级沥青混凝土路面车辙预估方法研究综述[J].公路,2006(7):18-24.
SU Kai, SUN Li-jun. A Summary of Rutting Prediction Method on High Grade Asphalt Concrete Pavements[J]. Highway, 2006(7):18-24.
[4]沈金安.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策
[M].北京:人民交通出版社,2004.
SHEN Jin-an.Analysis and Preventive Techniques of Premature Damage of Asphalt Pavement in Express-way[M].Beijing:China Communications Press,2004.
[5]刘红瑛.不同类型沥青混合料路用性能研究[J].重庆交通学院学报, 2003, 22(4):39-42.
LIU Hong-ying.Study on pavement performance of different types of asphalt mixtures[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University, 2003, 22(4):39-42.
[6]沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.
SHEN Jin-an.Road Performance of Asphalt and As-phalt Mixture [M]. Beijing: China Communications Press, 2001.
[7]楊军.沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验研究[R].
南京:东南大学,2005.
YANG Jun. Research on the rutting-resistance performance of asphalt concrete pavements through circular road test[R].Nanjing: Southeast University, 2005. (in Chinese)
关键字：路面工程；沥青混合料；高温稳定性；车辙；动稳定度
中图分类号：U414文献标识码：A
0引言
车辙是指在行车荷载的反复作用下，路面发生的不可恢复的永久变形；通常轮迹带的沥青混凝土面层在下凹的同时，两侧伴随着隆起，二者组合起来构成车辙。车辙已成为高速公路沥青路面的一种主要病害，是导致沥青路面破坏的重要原因。70年代末美国各州公路局曾作过调查统计，在被调查的44条主要公路中有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29.5%；日本的高速公路路面维修、罩面的原因，80%以上是由于车辙引起的。由于沥青混凝土路面的车辙主要发生在高温季节，所以在沥青混凝土路面材料和结构稳定性研究中，车辙问题被认为是“高温稳定性”问题。车辙的存在严重缩短了路面的使用寿命，降低了道路的服务质量，构成了道路运输的安全隐患。因此，深入研究沥青混合料抗车辙性能对于指导材料组成设计和路面结构设计具有重要意义[1~4]。
本文采用国产的车辙试验仪，研究了沥青混合料的抗车辙性能与沥青种类、压实度、级配类型和最大公称粒径等因素的影响关系。研究成果对于深入揭示沥青混合料抗车辙性能具指导要意义。
1试验方案
1.1原材料
集料：为石灰岩，其各项性能指标见表1~3。
沥青：采用KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青两种沥青，其各项性能指标见表4~5，各项指标均达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求。
表1集料密度
Tab.1 Density of aggregates
表2粗集料基本性质
Tab.2 Properties of coarse aggregate
表3矿粉基本性质
Tab.3 Properties of mineral powder
表4KLMY-90#基质沥青基本性质
Tab.4 Properties of KLMY-90# base asphalt
表5SBSI-C改性沥青基本性质
Tab.5 Properties of SBSI-C modified asphalt
1.2混合料类型与力学性能
选择AC-16、AC-20和Sup-16三种类型混合料作为本文研究对象，其矿料级配和马歇尔试验结果见表6和表7。
表6矿料级配
Tab.6 Composition of aggregate gradations
表7马歇尔试验结果
Tab.7 Test results of Marshall
1.3试验方法
沥青混合料车辙试验，采用轮碾成型机碾压成型300mm×300mm×50mm（长×宽×厚）的车辙板试件。室内车辙试验的条件：试验温度为60℃，接触压强为0.7MPa，往返碾压速度为42次/min，行走方向与试件成型碾压方向一致，试验时间为60分钟或未到达60分钟车辙深度已达到25mm时所需要的时间。试验仪器采用国产的车辙试验仪。
2沥青混合料高温车辙试验分析
2.1 沥青种类的影响
选取KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青，对AC-16、AC-20、Sup-16三种混合料进行室内车辙试验。试验结果如图1所示。
图1沥青种类对车辙试验结果的影响
Fig.1 Influence of asphalt types on rutting test
由图1的试验结果可看出：
三种改性沥青混合料的抗车辙性能均高于基质沥青混合料的抗车辙性能，采用SBSI-C改性沥青能够非常显著的改善沥青混合料的高温性能，说明沥青种类对沥青混合料的高温性能影响很大。
2.2压实度的影响
根据车辙板成型机的特点，试验采取变化沥青混合料质量的措施制作不同压实度的车辙板试件，压实度为100%的车辙板的体积指标与相应级配类型的马歇尔试件的体积指标保持一致。试验采用KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青两种沥青的AC-16混合料进行比较，试验结果如图2所示。
图2压实度对车辙试验结果的影响
Fig.2 Influence of compactness on rutting test
压实度的不同意味着车辙板的空隙率的变化，高温性能与车辙板的压实度有着密切的关系。由试验结果可知：
基质沥青混合料和改性沥青混合料的动稳定度随压实度的降低而降低，表明压实度对沥青混合料抗车辙性能的影响十分明显。对于目标空隙率为4%左右的沥青混合料来说，压实度为96%时，混合料的空隙率约为7%至8%。如果在施工过程中，不能严格控制压实度，那么路面的高温性能将会变得很差。所以在施工过程中控制好压实度对提高路面的高温稳定性起着至关重要的作用。
2.3 级配类型的影响
选取KLMY90#基质沥青和SBSI-C改性沥青，对AC-16、Sup-16两种混合料进行车辙试验。试验结果如图3所示。
图3级配类型对车辙试验结果的影响
Fig.3 Influence of gradation types on rutting test
由圖3可看出：
级配对沥青混合料抗车辙性能有着很显著的影响。由于矿料骨架起主要作用，骨架化提高了抗车辙性能。所以对于基质沥青混合料和改性沥青混合料，Sup-16的抗车辙能力均比AC-16的抗车辙能力要好。
2.4公称最大粒径的影响
选取AC-16和AC-20两种沥青混合料成型的车辙板进行车辙试验，试验结果如图4所示。
图4最大公称粒径对车辙试验结果的影响
Fig.4 Influence of nominal maximum aggregate size
on rutting test
由图4可以看出：
在石料性质和沥青种类相同的条件下，混合料AC-20的抗车辙性能均优于混合料AC-16的抗车辙性能，说明沥青混合料的抗车辙性能随着沥青混合料的公称粒径的增大而提高。所以在同等条件下，高温稳定性能：AC-20＞AC-16，因此提高沥青混合料抗车辙能力的一种有效的办法就是增大集料粒径。
3 结语
（1）改性沥青能够有效提高沥青混合料的高温稳定性能；
（2）沥青混合料的抗车辙能力随压实度的降低而降低，因此控制施工过程中的压实度对路面的质量有着至关重要的作用；
（3）级配骨架化沥青混合料具有更优的抗车辙性能；
（4）随着公称粒径的增大，沥青混合料的抗车辙能力提高。
参考文献：
References:
[1]PATERSON W D O. Road deterioration and maintenance effect: models for planning and management, the highway design and aintenance standard series[R]. Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1987.
[2]KALOUSH K E, WITCZAK M W T. Tertiary flow charac-teristics of asphalt mixtures [J]. Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 2002, 71: 248-280.
[3]苏凯, 孙立军. 高等级沥青混凝土路面车辙预估方法研究综述[J].公路,2006(7):18-24.
SU Kai, SUN Li-jun. A Summary of Rutting Prediction Method on High Grade Asphalt Concrete Pavements[J]. Highway, 2006(7):18-24.
[4]沈金安.高速公路沥青路面早期损坏分析与防治对策
[M].北京:人民交通出版社,2004.
SHEN Jin-an.Analysis and Preventive Techniques of Premature Damage of Asphalt Pavement in Express-way[M].Beijing:China Communications Press,2004.
[5]刘红瑛.不同类型沥青混合料路用性能研究[J].重庆交通学院学报, 2003, 22(4):39-42.
LIU Hong-ying.Study on pavement performance of different types of asphalt mixtures[J]. Journal of Chongqing Jiaotong University, 2003, 22(4):39-42.
[6]沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001.
SHEN Jin-an.Road Performance of Asphalt and As-phalt Mixture [M]. Beijing: China Communications Press, 2001.
[7]楊军.沥青混凝土路面抗车辙性能环道试验研究[R].
南京:东南大学,2005.
YANG Jun. Research on the rutting-resistance performance of asphalt concrete pavements through circular road test[R].Nanjing: Southeast University, 2005. (in Chinese)