沥青混合料抗车辙性能评价方法的对比分析

余 华

(西安铁路工程职工大学，陕西 西安 710064)



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沥青混合料抗车辙性能评价方法的对比分析

余 华

(西安铁路工程职工大学，陕西 西安 710064)

从沥青路面分析仪与法国车辙试验机两方面，介绍了用于评价沥青混合料抗车辙性能的两种试验方法，并分析了两者的优缺点与适用性，建议在进行沥青混合料抗车辙性能评价时，优先选用APA并辅以法国车辙试验结果数据进行参考。

道路工程，沥青混合料，抗车辙性能，沥青路面分析仪，法国车辙试验机

0 引言

车辙试验是对路面实际承受的车轮荷载的模拟。一般而言，大型环道试验、直道试验、室内小型往复车辙试验、旋转车辙试验均属于车辙试验。在开展车辙试验研究时，可以按照路面情况，通过调整温度、荷载、试件厚度与成型条件以达到模拟效果，进而认识各种影响因素对车辙变形的影响。以上试验最基本的原理——通过轮载在路面结构或试件上的反复加载，观察并检测路面结构或试件的响应[1]。此外，车辙试验已被作为室内试验广泛应用于混合料抗车辙性能的评价[2]。国际上比较典型的车辙试验包括美国沥青路面分析仪(Asphalt Pavement Analyzer(APA))试验、法国LCPC沥青路面车辙试验及汉堡轮辙试验等，2001年，美国国家沥青技术中心的西部环道研究中除了采用APA外，还应用了旋转轮辙仪(RLWT)[3]，近年来，其余各国又相继开展了小型加速加载试验。本文重点分析沥青路面分析仪与法国车辙试验机的优缺点与适用性，以期为具体的工程实践提供参考依据。

1 沥青混合料常用抗车辙性能的试验方法

1.1 沥青路面分析仪(APA)

APA是由GLWT发展而来，本质上属于二代的GLWT，1996年，APA首次被应用于沥青混合料的抗车辙性能评价试验。目前较多采用的梁式试件主要通过振动压实完成成型，或可通过线性碾压设备完成梁式构件成型，圆柱体构件主要借助旋转压实仪进行成型。梁式试件空隙率为7%，圆柱体试件为4%或7%，以上两种试件亦可由路面取芯获取。APA的试验温度范围为40.7 ℃～63 ℃。常用的抗车辙能力评价的标准[4]为“50 ℃试验条件下，8 000次车轮加载后，车辙深度是否小于4 mm”。

1.2 法国车辙试验机

法国车辙试验机(FRT)在法国应用时间已久，且该试验方法己被美国引进，并将该试验应用于科罗拉多州和联邦公路局的Turner & Fairbank相关研究中。FRT可同时针对两块沥青混合料试件展开测试，试件为长、宽、高分别为50 cm，18 cm，2 cm～10 cm的长方体，大部分由胶轮碾压设备成型试件。FRT试验的加载借助对一个可在试件表面往复运动的轮胎实现，轮胎宽90 mm，胎压为0.6 MPa，可提供5 kN的竖向荷载，试验过程轮胎加载频率为2次/s。西部环道研究项目认为FRT试验保守评价标准应为：试件经31 000次循环加载之后变形量是否达到试件初始厚度的9%。

2 各种试验方法的对比分析

2.1 沥青路面分析仪(APA)

截至目前，已有较多试验数据证明可采用GLWT及APA试验评价沥青混合料性能。在当前阶段，APA在评价混合料抗车辙性能试验中是最能真实模拟路面结构的车辙试验机之一。已有研究表明[5]，基于APA的沥青混合料高温稳定性评价，其结果与实际路面情况具有显著相关性。

APA试验中，试件在初始试验阶段的变形随时间增长较快且曲线斜率大，而后变形逐渐趋于收敛且曲线斜率减小，随着加载次数的增大，试件在每一加载循环下所产生的永久变形量逐渐减小，且经历过一定循环次数后变形趋于稳定。

Cooley等从试验路段上选取10种已知使用性能的沥青混合料试件，并借助APA试验进行验证，进而评价试验测定参数结果与实际车辙量的相关程度，结果发现试验测定参数结果与实际车辙量相关性较高，R.C Wiriiam等人通过选用不同配比的沥青混合料进行APA试验，得到了类似结论。

2.2 法国车辙试验机

通过法国车辙试验机预测结果与沥青混合料抗车辙性能的对比结果，美国西部环道研究项目发现FRT试验结果与路面实际车辙深度的相关性较好[6,7]。

美国科罗拉多州运输部与联邦公路局道路研究中心选择科罗拉多州33条车辙性能各异的试验路段。结果表明：法国评价方法对沥青混合料发生车辙深度的要求高于科罗拉多州的。但该研究没有针对试验控制标准的调整提出进一步建议。法国车辙试验机试验结果与路面实际车辙深度的相关系数为0.691，相关性较好。该项目研究团队认为，当相似的集料及沥青经验数据可供采用时，FRT试验可为混合料性能的评价提供有益参考。但是与汉堡车辙试验类似，潜在的FRT试验机用户必须根据目标区域的具体情况发展与之相适应的试验评价标准。

3 结语

1)就目前而言，APA在评价混合料抗车辙性能试验中是最能真实模拟路面结构的车辙试验机之一。采用APA进行沥青混合料高温稳定性评价，测试结果与实际路面情况具有显著相关性。

2)当相似的集料及沥青经验数据可供采用时，FRT试验可为混合料性能评价提供有益参考。但与汉堡试验类似，潜在的FRT试验机用户必须根据目标区域的具体情况发展与之相适应的评价标准。

[1] 张登良.沥青路面[M].北京：人民交通出版社,1998.

[2] Cooley Jr L A,Kandhal P S,Buchanan M S,et al.Loaded Wheel Testers in the United States:State of the Practice[A].Transportation Research E-Circular,Number E-C016[C].Transportation Research Board,2000.

[3] Powell R B.Laboratory Performance Testing for the NCAT Pavement Test Track[A].Annual Meeting of Transportation Research Board[C].Washington,D.C.2003.

[4] Tram Nam,West Randy C,Powell Buzz,et al.Evaluation of AASHTO Rut Test Procedure Using the Asphalt Pavement Analyzer[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists,2009(78):1-24.

[5] MAS-AD E,PANOSKALTSIS V P,WANG Lin-bing.Asphalt Concrete,Simulation,Modeling and Experimental Characterization[J].Reston:ASCE,2006(8):124-133.

[6] Aschenbrener T.Comparison of Results Obtained from the French Rutting Tester With Pavement of Know Field Performance[R].Colorado Department of Transportation,1992.

[7] Williams R Christopher,Prowell Brian D.Comparison of Laboratory Wheel-tracking Test Results with Wes Track Performance[J].Transportation Research Record,1999(76):121-128.

Contrastive analysis of rutting resistance of asphalt mixture

Yu Hua

(Xi’anRailwayEngineeringStaffUniversity,Xi’an710064,China)

Starting from two aspects of Asphalt Pavement Analyzer and French Rutting Tester, the paper introduces merits and defects and adaptability of two kinds of testing methods used in evaluating asphalt mixture rutting performance, and suggests to select APA adding French rutting testing data for reference while testing asphalt mixture rutting performance.

highway engineering, asphalt mixture, rutting performance, Asphalt Pavement Analyzer, French Rutting Tester

1009-6825(2017)06-0150-02

2016-12-15

余 华(1981- )，女，讲师

U214.75

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