瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法的分析及研究

孟令亮

摘 要：在我國(guó)公路工程中，瀝青路面是較為常見(jiàn)的形式之一，基于對(duì)公路建設(shè)養(yǎng)護(hù)工作的分析，不難發(fā)現(xiàn)，瀝青路面面臨著多種類型的病害，車轍病害便是其中之一。為進(jìn)一步了解車轍病害，明確其形成原因，研究人員開展了大量的車轍試驗(yàn)工作，并取得了一定的成果。本文著眼于瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法，就該方法進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，并從試件、實(shí)驗(yàn)條件兩個(gè)方面出發(fā)，就影響車轍試驗(yàn)的相關(guān)因素進(jìn)行明確，就其作用機(jī)理進(jìn)行分析，并給出了試驗(yàn)方法改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：瀝青混合料 車轍試驗(yàn) 公路建設(shè)

一、瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法簡(jiǎn)述

就當(dāng)前常見(jiàn)的車轍試驗(yàn)方法來(lái)看，共包括四種類型，分別是PRT、WTD、APA、車轍試驗(yàn)儀?；趯?shí)際研究，人們發(fā)現(xiàn)開展試驗(yàn)工作時(shí)，APA的表現(xiàn)較為出色，并且和路面使用性能保持著良好的相關(guān)性。國(guó)內(nèi)在開展瀝青混合料車轍試驗(yàn)時(shí)，所用到的仍舊是國(guó)產(chǎn)車轍試驗(yàn)儀，相關(guān)研究人員在試驗(yàn)過(guò)程中，曾基于不同的試驗(yàn)儀針對(duì)不同粒徑的混合料開展試驗(yàn)工作，研究發(fā)現(xiàn)在變形深度方面，國(guó)標(biāo)車轍試驗(yàn)更為明顯。就實(shí)驗(yàn)儀器在評(píng)價(jià)抗車轍能力時(shí)所采用的指標(biāo)來(lái)看，APA等所采用的均是車轍深度，而國(guó)產(chǎn)車轍試驗(yàn)所采用的則是相對(duì)變形指標(biāo)。相比較之下，不難發(fā)現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)車轍試驗(yàn)和國(guó)內(nèi)道路交通現(xiàn)狀更為接近，能夠符合當(dāng)前道路建設(shè)實(shí)況。

二、瀝青混合料車轍試驗(yàn)影響因素分析

基于對(duì)瀝青混合料車轍試驗(yàn)的分析，可以發(fā)現(xiàn)其往往會(huì)受到多重因素的影響，但是就試驗(yàn)因素進(jìn)行分類，可以發(fā)現(xiàn)，主要包括有試件、試驗(yàn)條件兩大類，現(xiàn)就這兩大類進(jìn)行分析，明確試驗(yàn)影響因素，并分析作用機(jī)理。

（一）試件。試件對(duì)試驗(yàn)的影響主要體現(xiàn)下述方面：一是試件材料以及制樣，。就瀝青混合料的成分來(lái)看，包括了瀝青、集料、礦粉等，為此，各成分的物理化學(xué)性質(zhì)均會(huì)影響到混合料的相關(guān)特性。在試件材料及制樣不同的情況下，則對(duì)試驗(yàn)表現(xiàn)也會(huì)存在差異，主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性等方面；二是試件尺寸?；谠囼?yàn)工作的開展，人們發(fā)現(xiàn)，在試件轍槽厚度逐漸增大的情況下，其深度也將會(huì)隨之增大，而動(dòng)穩(wěn)定度將會(huì)呈現(xiàn)處減小的趨勢(shì)。為此，在開展車轍試驗(yàn)時(shí)，必須要確保所選的動(dòng)穩(wěn)定度的適合性。

（二）試驗(yàn)條件。立足于試驗(yàn)條件，則車轍試驗(yàn)所受到的影響的因素主要包括下幾類：其一為試驗(yàn)溫度。在試驗(yàn)溫度不同的情況下，則車轍動(dòng)穩(wěn)定性也將會(huì)表現(xiàn)出差異，一般來(lái)說(shuō)，在溫度逐漸上升時(shí)，則車轍動(dòng)穩(wěn)定度將會(huì)呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，同時(shí)，車轍深度也將會(huì)增大，從而表現(xiàn)出二次線性關(guān)系。試驗(yàn)人員還發(fā)現(xiàn)，在溫度達(dá)到一定值并且持續(xù)升高的情況下，則動(dòng)穩(wěn)定度的下降趨勢(shì)將會(huì)更加明顯；二是荷載。研究人員在開展試驗(yàn)工作時(shí)，基于不同的荷載開展試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)荷載由0.7MPa變?yōu)?.8MPa時(shí)，再由0.8MPa變?yōu)?.9MPa，動(dòng)穩(wěn)定度的下降狀況不一，前一變化對(duì)應(yīng)的下降值為53.5%，后者對(duì)應(yīng)的則是43.7%。由此可見(jiàn)，荷載將會(huì)影響到混合料的高溫性能，為此，在公路路面設(shè)計(jì)時(shí)，必須要加強(qiáng)對(duì)荷載作用的考慮，要結(jié)合國(guó)內(nèi)交通運(yùn)輸實(shí)況，確保試驗(yàn)荷載的合適性；三是試驗(yàn)輪速度、試驗(yàn)時(shí)間以及坡度。基于研究工作的開展，人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)處于重載低速狀態(tài)，則車轍性能將會(huì)受到影響，為此，人們創(chuàng)建了有關(guān)動(dòng)穩(wěn)定度和速度的變化方程，促使不同速度狀態(tài)下的動(dòng)穩(wěn)定值能夠?qū)崿F(xiàn)有效轉(zhuǎn)化。同時(shí)人們?cè)谘芯恐?，還發(fā)現(xiàn)通常車轍試驗(yàn)時(shí)間均會(huì)超過(guò)2h，在試驗(yàn)時(shí)間得到有效延長(zhǎng)的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)混合料的區(qū)分。

三、瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法改進(jìn)措施

（一）增設(shè)變速功能。試驗(yàn)輪速度對(duì)于試驗(yàn)工作的開展具有一定的影響，為此，必須要加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)輪速度的控制，而增設(shè)變速功能則是重要的改進(jìn)措施。從理論層面來(lái)看，基于時(shí)溫等效原理，能夠促使試驗(yàn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，由低速狀態(tài)轉(zhuǎn)變成高溫狀態(tài)，但是在此過(guò)程中還需借助精密儀器以實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)換因子的確定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)誤差的控制。此外，就試件構(gòu)成來(lái)看，其并非是全厚式組合機(jī)構(gòu)，為此，想要實(shí)現(xiàn)時(shí)溫等效實(shí)際是具有較大的難度的。故而，必須要從試驗(yàn)輪速度出發(fā)，基于對(duì)試驗(yàn)輪速度的改變，從而保證時(shí)溫等效?？梢詮脑囼?yàn)電動(dòng)機(jī)入手，將其更換為變頻電動(dòng)機(jī)，已實(shí)現(xiàn)對(duì)速度的控制。

（二）設(shè)置試驗(yàn)凈空。之所以要設(shè)置試驗(yàn)凈空，是為促使全厚車轍試驗(yàn)?zāi)軌蚋玫拈_展，該項(xiàng)措施的采取充分考慮國(guó)內(nèi)路面結(jié)構(gòu)實(shí)況。在本次試驗(yàn)研究中，所設(shè)置的是標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)凈空，在此情況下，則試件厚度能夠達(dá)到23cm。為此，能夠滿足三層瀝青路面的需求，為全厚車轍試驗(yàn)的開展提供保障。但是試驗(yàn)凈空并非是唯一方法，與之相對(duì)的還有車轍試驗(yàn)改進(jìn)，也就是基于實(shí)際組合合度，從而確定三層組合試模，基于該種方法也能保證全厚式車轍試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

（三）增加溫控系統(tǒng)。由于溫度對(duì)于試驗(yàn)的影響也是較為明顯的，為此，還需要基于一定的手段促使溫度能夠得到有效控制，而增加溫控系統(tǒng)無(wú)疑是最佳的辦法。在本次研究工作中，筆者所選擇的是水循環(huán)，從而形成溫度梯度，該系統(tǒng)能夠從下述幾個(gè)方面出發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制：一是基于恒溫水循環(huán)，從而促使試模底溫能夠維持恒定值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制；二是去除頂部防護(hù)，確保試件能夠與機(jī)內(nèi)溫度保持一致；三是加裝隔熱材料，避免鋼模和試件間熱交換的出現(xiàn)?；谏鲜鋈N措施的采取，能夠基于內(nèi)部熱傳導(dǎo)，從而形成基于溫度方向的梯度，確保溫度能夠得到有效控制。

（四）試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。本試驗(yàn)是車轍儀模擬汽車輪痕行走而碾壓發(fā)生的變形而得出的試驗(yàn)，車轍可以考慮不同的時(shí)間下瀝青混合料發(fā)生變形的速度，使不同時(shí)間相同速度下車轍結(jié)果具有可比性，但是試驗(yàn)縱的碾壓次數(shù)必須相同。在試驗(yàn)過(guò)程中，其他參數(shù)都必須保持一致，只是變形速度不同，其他參數(shù)包括，溫度、試驗(yàn)檢測(cè)人員、儀器設(shè)備。

瀝青混合料車轍試驗(yàn)在當(dāng)前的公路建設(shè)中是不可缺少的，為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，有效規(guī)避車轍病害，必須要加強(qiáng)對(duì)試驗(yàn)方法的分析，明確影響因素，并采取各種措施，促使影響因素能夠得到有效控制，以保證試驗(yàn)效果，確保車轍病害能夠得到有效控制，提高公路使用壽命，改善公路工程質(zhì)量。