溫度對瀝青混凝土路面車轍的影響研究

王慧文　孫曉娟　魏建軍　于紀(jì)淼

【摘 要】文章研究了溫度變化對瀝青混凝土路面車轍和內(nèi)部累積變形產(chǎn)生的影響。研究表明：常溫下車轍深度隨路面溫度增加而增加，但不明顯；路面內(nèi)部累積變形量隨層數(shù)下移逐漸減小，隨溫度增加而增加，上面層和下面層受溫度影響較大，當(dāng)溫度達(dá)到瀝青軟化點(diǎn)以上時(shí)內(nèi)部累積變形增加明顯；累積變形對車轍的貢獻(xiàn)率隨著溫度的增加而增加，但有從中面層逐漸向下面層轉(zhuǎn)移的趨向。

【關(guān)鍵詞】瀝青混凝土；路面；車轍；溫度；累積變形

【中圖分類號】U416.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0077-02

車轍是瀝青混凝土路面常見危害，影響車轍的因素很多，內(nèi)在因素有路面結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和材料的物理、化學(xué)特性，外在因素包括環(huán)境、荷載、交通流量、車速等，最大影響因素為車輛荷載和環(huán)境溫度。瀝青混凝土路面在交變溫度和載荷作用下，引起瀝青疲勞和填充料損壞，瀝青老化和黏度降低，引起充填物料脫離和流動(dòng)，極易產(chǎn)生路面車轍，嚴(yán)重影響交通安全。

1 實(shí)驗(yàn)方案

選用HYCZ-瀝青混合料車轍儀，瀝青混凝土溫度分別為40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃，輪壓為0.7 MPa，碾壓速度為42次/min，車輪接觸面為300 mm×50 mm。在上、中、下面層相應(yīng)深度處布置位移傳感器。瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)如圖1所示，混合拌料級配見表1。

2 路面車轍和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度

在給定路面結(jié)構(gòu)和瀝青混合拌料級配條件下，隨著溫度增加，路面車轍深度增加（見表2）。在40～60 ℃溫度車轍深度增加較為平緩，60～70 ℃車轍深度增加快速，70 ℃以上高溫對車轍影響較大。

隨著溫度增加，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度逐漸減小。40～60 ℃時(shí)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度較大，差值不大，此時(shí)瀝青混合料結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，車轍主要是路面碾壓密實(shí)度引起的。60～70 ℃時(shí)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度相差很大，在70 ℃時(shí)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度急劇降低，車轍較大，主要是在高溫情況下，瀝青黏度顯著降低，引起充填物料脫離和流動(dòng)，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

3 路面內(nèi)部累積變形量

表2中，在相同溫度下，隨著路面深度增加，路面內(nèi)部的累積變形量減小。上面層累積變形量增幅較大，從中面層到下面層累積變形量有逐漸減小趨勢。隨著溫度增加，各層路面累積變形量逐漸增加，40 ℃變形量最小，70 ℃變形量明顯提高，上面層與下面層層間累積變形受溫度影響較大，中面層層間累積變形受溫度影響較小。40～60 ℃的累積變形量差值基本相同，累積變形增加較緩慢，60～70 ℃的累積變形量差值較大，累積變形增加較快。

表3中，同一溫度下單位累計(jì)變化量中面層大，上面層和下面層相對較小而且變化量接近相同。隨著溫度增加，單位累計(jì)變化量逐步增加，40 ℃時(shí)變化最小，70 ℃時(shí)變化最大。在40～60 ℃時(shí)，單位累計(jì)變化量的增幅不大，明顯為壓密車轍，但60～70 ℃時(shí)，增幅較大，出現(xiàn)明顯剪切失穩(wěn)狀態(tài)。從車轍貢獻(xiàn)率可知，中面層貢獻(xiàn)率較大，上面層比下面層的貢獻(xiàn)率小。隨著溫度的增可加，上、中面層對累計(jì)變形的貢獻(xiàn)率有減少趨勢，變化幅度不大，但下面層的貢獻(xiàn)率隨著溫度的增加而增加，這可能與路面層結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨著溫度的增加，路面內(nèi)部累積變形對車轍貢獻(xiàn)率有向下面層轉(zhuǎn)移的傾向。

4 結(jié)語

常溫下，隨著瀝青混凝土路面溫度增加，車轍深度增加，但影響不大。此時(shí)車轍主要決定于路面結(jié)構(gòu)、車輛荷載和流量，所產(chǎn)生的車轍主要為壓密型，與施工時(shí)的壓實(shí)度等工況有關(guān)。瀝青混凝土路面內(nèi)部累積變形量隨層數(shù)下移逐漸減小，隨溫度增加而增加，瀝青路面上面層和下面層的累積變形受溫度影響較大。當(dāng)路面溫度達(dá)到瀝青軟化點(diǎn)以上時(shí)，內(nèi)部累積變形增加明顯。在不同溫度時(shí)，中面層的單位累積變形量最大，其次是上面層，最后是下面層。瀝青路面內(nèi)部層間累積變形對車轍貢獻(xiàn)率隨溫度上升而增加，但有從中面層向下面層轉(zhuǎn)移的趨向。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]關(guān)宏信，張起森，羅增杰.考慮溫度梯度瀝青路面面層全厚式車轍試驗(yàn)[J].土木工程學(xué)報(bào)，2011，44（6）：143-

147.

[2]張倩，張尚龍，李彥偉，等.考慮溫度場和可變荷載的瀝青面層全厚式車轍試驗(yàn)[J].公路交通科技，2013，30

（10）：18-22.

[3]王輝，李雪連，張起森.高溫重載作用下瀝青路面車轍研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2009，42（5）：139-144.

[4]黃曉明，范要武，趙永利，等.高速公路瀝青路面高溫車轍的調(diào)查與試驗(yàn)分析[J].公路交通科技，2007（5）：

16-20.

[5]余健暉.不同高溫條件對瀝青路面內(nèi)部累積變形的影響研究[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2016.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]