武汉高温重载下沥青混合料车辙性能试验研究

张满河 范瑛

摘要：为了解决武汉地区高温重载下沥青混合料稳定性能问题，通过高温重载（70℃，0.8MPa）车辙试验，研究了不同粒径粗细的A、B、C三种级配，测定各级配沥青混合料的动稳定度。高温重载车辙试验结果表明：粗集料（10～15mm，5～10mm）含量较多的C级配，动稳定度较大（5448次/mm）且3000次变形量最小（4.188mm），抵抗高温重载的变形性能最佳。可为武汉地区在高温重载下，提供工程试验依据和相关技术指标控制。

Abstract： In order to solve the problem of the stability of asphalt mixture under high temperature and heavy load in Wuhan area， through the rutting test at high temperature and heavy load （70℃， 0.8MPa）， the three grades of A， B， and C with different particle diameters were studied to determine the dynamic stability of asphalt mixtures with different grades. The hightemperature and heavyload rutting test results show that the C grade with more coarse aggregates （10～15mm， 5～10mm） has a higher dynamic stability （5448times/mm） and the minimum deformation of 3000 times （4.188mm）. It has the best deformation resistance to high temperature and heavy load. It can provide engineering test basis and related technical index control for Wuhan area under high temperature and heavy load.

关键词：高温重载;车辙;稳定性能

Key words： high temperature and heavy load;rutting;stability performance

中图分类号：U414                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）17-0139-02

0  引言

随着经济的发展，近些年汽车数量和重型车比例急剧增加，导致道路设计中的累计标准轴载次数增加，给我国沥青路面都带来严峻的挑战，路面的早期破坏现象也日益突出，道路使用寿命大大缩短。传统沥青路面逐渐不能满足当今交通发展的需求。武汉地区夏季高温，常年多雨水，路面早期破坏不同程度存在。分析道路出现病害的原因，发现对沥青路面影响最大两大因素是武汉的夏季高温与交通重载。因此本文针对高温重载下沥青混凝土材料性能进行研究，主要是为了研究出耐高温的一种级配混合料，提出相应的技术指标控制，为工程实践提供依据，以达到使武汉地区道路的使用性能良好。

1  原材料试验

1.1 改性沥青

目前道路上为长久的经济效益，大多采用的是改性沥青混合料，改性剂的选择是结合当地气候的特异性进行选择。本文选用高温性能良好的SBS改性剂，常见的SBS改性沥青类型有热塑性树脂沥青和热塑性橡胶沥青。沥青则选择70#号的沥青，加入SBS的改性沥青具有良好的弹性和韧性，且拥有良好的高温应变能力，能够减少永久变形。结合武汉市高温和重载的影响，特别需要对软化点、弹性恢复、针入度比技术指标的控制，改性沥青SBS（I-A）相关的试验结果见表1。

1.2 集料

本文研究选用的集料材质为石灰岩，产地为武汉庙岭，将集料划分为四个规格：0～3mm、3～5mm、5～10mm、10～15mm。进行集料的密度与吸水率试验，集料相关技术指标见表2。

2  级配组成设计

为了确保沥青混凝土在高温重载下具有良好的路用性能，沥青混凝土必须具备较高抗变形能力。根据沥青混合料力学特征类型，本文AC-13沥青混合料采用密实骨架结构。根据混合料筛分规范要求，拟定了粗细集料用量不一的A、B、C三种级配，A级配粗集料用量最少，C级配粗集料用量最多，对三种级配沥青混合料筛分数据见表3。

根据筛分结果表，A、B、C三种级配各档集料由粗到细的配比分别为21：20：20：37：2，24：22：15：37：2，26：25：14：33：2。2%是矿粉的用量。

3  最佳油石比

根据各配合比进行标准马歇尔试验，测得毛体积密度、稳定度、空隙率、流值、饱和度值等，以此计算，最终计算得到各级配的最佳油石比分別为5.0%，5.3%，5.4%。最佳油石比下标准马歇尔毛体积密度和空隙率试验数据见表4。

由表4可知粗集料较多的C级配，毛体积密度最大，空隙率最小。

4  车辙试验

常规车辙试验的试验温度是60℃，胎压是0.7MPa。由于武汉地区的高温和重载是对沥青混合料稳定性影响最大的，本文根据沥青路表温度测值和相关理论，本文确定高温重载车辙实验采取的温度是70℃，胎压0.8MPa，试件尺寸和成型方法完全按照马歇尔试件成型试验规程。沥青混合料的车辙试验结果见表5，数据对比见图1、图2。

由数据表5和数据对比图图1、图2可知：①标准车辙和高温重载车辙试验数据对比，高温重载车辙条件下的动稳定度DS值均小于标准车辙的DS值，由此导致高温重载车辙下的3000次变形量是大于标准车辙。主要是由于高温重载下，沥青混合料中的沥青温度敏感性高，高温下产生流动，在重载作用下，产生车辙，这种流动更加明显，变现出明显的车辙。说明在高温和重轴载的作用下，路面抵抗变形的能力下降。②车辙数据表明，无论是标准车辙还是高温重载车辙，C級配的动稳定度最大（DS标=6355次/mm，DS高温=5448次/mm），3000次变形量最小（标准车辙=2.744mm，高温重载车辙=4.188mm），说明C级配具有良好的高温重载稳定性能。主要原因：1）马歇尔试验来看毛体积密度C级配>B级配>A级配，空隙率C级配

5  结论

①C级配高温重载车辙下动稳定DS=5448次/mm最大，3000次变形量4.188mm最小。较AB级配相比，具有最佳的抵抗高温重载变形能力。建议对于高温重载地区的沥青混凝土级配，相应的马歇尔试件应当密实，通过毛体积密度和空隙率进行控制，且级配中的粗集料含量应当适当的多一些。②C级配的具有较好的高温稳定性能，因此可作为武汉地区高温重载路面材料设计时的参考级配，为武汉工程提供试验依据。根据C级配相关试验数据，对高温重载地区的沥青材料和沥青混合料提出相应技术指标控制：

SBS改性沥青：1）软化点70℃以上;2）弹性恢复（25℃）>75%;3）针入度比>70%。

级配混合料：1）高温车辙动稳定度DS>3000次/mm;2）3000次车辙的变形量<20mm;3）级配中5～10mm、10～15mm粗集料宜占总集料的50%。

参考文献：

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