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沥青混合料综合路用的性能分析(沥青混合料浸水车辙试验步骤讲解)
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沥青混合料综合路用的性能分析(沥青混合料浸水车辙试验步骤讲解)

作者:河北航信仪器    发布时间:2022-05-19 07:30:02     浏览次数 :


基于浸水车辙试验的沥青混合料综合路用性能研究

我国在已建成的高速公路中有90%以上采用的是沥青混凝土路面,但沥青混凝土路面经常出现各种损毁,水损害是其中*常见的损害之一,同时也是形成其他沥青混凝土路面损害的主要原因之一。由此可见研究沥青混合料的抗水损害性能的重要性。

目前国内评价沥青混合料水稳定性的常用方法是冻融劈裂试验与浸水马歇尔试验。虽然这两个试验的成本低廉,方法简单,但是此两者试验的缺点是试验周期长(需要3d左右时间完成一组试验数据),由于构件尺寸较小,引起试验数据变异性大,数据稳定性差带来可信度较低的不足。国外欧洲国家一直采用汉堡浸水轮载试验的方法来评价混合料的抗车辙性能。美国也正在采用这一方法来替代混合料的拉伸强度比来评价这一性能。

国内有不少专家学者已经研究了浸水车辙试验,然而他们的研究有的仅对沥青混合料的水稳定性能进行研究,有的仅对其高温抗车辙性能进行研究。孙长新等用浸水车辙试验试件变形(试验轮行走次数曲线上加速变形阶段前后拟合曲线拐点对应的横坐标为影响次数)讨论沥青混合料的水稳定性。季节等通过分析浸水条件下试验温度与动稳定度之间的关系和浸水条件下试验荷载与动稳定度之间的关系,得出沥青混合料的车辙试验存在临界荷载。当荷载小于临界荷载时,其对车辙变形量的影响比较显著;随着荷载的增加,变形量增大;当荷载大于临界荷载的时候,其对车辙变形的影响基本保持不变。杨瑞华等分析了浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、沥青混凝土路面分析仪浸水车辙试验和朱丽叶试验,得出从试验模拟的环境条件、评价指标的有效性和试件性能的有效性角度分析,沥青混凝土路面分析仪浸水车辙试验*,朱丽叶试验次之,冻融劈裂试验第三,浸水马歇尔试验*差。然而从试验的操作性而言,沥青混凝土路面分析仪浸水车辙试验*差。针对以上现象,本文拟以浸水车辙试验探究沥青混合料的水稳定性能,并对其与浸水马歇尔和冻融劈裂试验进行分析和比较,研究浸水车辙试验同时评价沥青混合料的水稳定和抗车辙性能的优劣。

试验

试验方法

车辙试验主要用于研究沥青混合料的高温性能。沥青混合料的车辙试验是构件在特定的温度与荷载条件下,测定试验轮往返行走所形成的车辙变形速率,并且以动稳定度(每产生1mm变形所需要的行走次数)表示,动稳定度越大说明构件的热稳定性能越好。截止目前,暂时还没有规范规定浸水车辙的试验方法,用浸水车辙试验评价沥青混合料的水稳性还是一种正在探索的方法。浸水车辙试验比较常用的试验方法有两种:一是将试件完全浸入目标水温中保温6h后,再将试件放入车辙试验机内按照标准车辙试验方法进行车辙试验(在试验过程中构件不浸水),并测得构件的稳定度;二是将试验试件放在60℃空气中保温6~12h,再将试验试件放入目标水温中进行浸水车辙试验。试验的养护和测试条件,评价指标要求等美国各州也没有统一。

本试验采用的是天津三思实验仪器制造有限公司生产的全自动车辙试验系统,试验温度为(60±0.3)℃,位移测量精度为0.01mm,轮碾往返速度为21次往返/min,轮碾表面硬度为(78±2)(60℃),轮碾荷载为(0.7±0.05)MPa。所制作的试验构件尺寸为300mm×300mm×50mm。

试验材料

本试验采用两种沥青材料:70号基质石油沥青和SBS改性沥青;1种骨料;级配Sup-20和AC-20;两种添加剂;共8个混合料。。

为了尽量减少试验影响因素,本试验在混合料满足试验要求的情况下采用同一级配,并添加两种新型抗车辙剂观测其对沥青混合料水稳定性能的影响,为了增加沥青混合料的种类,本试验采用2种沥青。

检测得试验所用沥青各项性能均满足要求。集料选用玄武岩碎石集料,填料采用石灰岩矿粉。试验所用的抗车辙剂为某厂家生产的T型和L型抗车辙剂。

配合比设计

为了增加试验样本数量,本试验各组沥青混合料采用2个级配、2种沥青,为了方便试验数据分析,本试验采用1种骨料,且各组混合料试件均满足各项指标规定要求。本文对8种沥青混合料进行编号。

试验结果和讨论

针对8种沥青混合料在*沥青含量下制作车辙试件,并将这些试件分为两组,每组8个试件,并分别进行如下处理。有研究表明剥落量是评价浸水车辙试验的重要指标,还有研究表明浸水车辙试验与冻融劈裂和浸水马歇尔试验有较好的一致性。故本试验主要考察沥青混合料浸水车辙试件的剥落量与动稳定度,并将其与常规车辙试件的数据做对比,同时将试验结果与冻融劈裂试验数据和浸水马歇尔试验数据相比较。

标准车辙试验

试验前将试件称重,然后在60℃空气浴中保温6h后称取试件质量后进行车辙试验,待试验结束称取试验后的试件质量,剥落量即为得到试验试件试验前后的质量差,同时读取试验试件动稳定度。

浸水车辙试验

将试件在60℃恒温水浴中养护6h后称取试验试件质量,而后进行浸水车辙试验(试验时不浸水),待试验完毕后再称取试件质量,剥落量即为试验前后质量差,同时读取试验动稳定度。

冻融劈裂试验

为了考察浸水车辙试验与冻融劈裂试验结果的一致性,本试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行冻融劈裂试验。RT1为未进行冻融循环的*组有效试件的劈裂抗拉强度平均值;RT2为冻融循环后第二组有效试件的劈裂抗拉强度平均值;TSR=RT2/RT1冻融劈裂试验强度比。

浸水马歇尔试验

使用残留稳定度来评价沥青混合料的水稳定性能,则残留稳定度越大表明混合料的水稳定性能越好。

结果与分析

表示了浸水车辙动稳定度DS与浸水马歇尔残留稳定度MS0和冻融劈裂抗拉强度比TSR间的关系。它们之间都有较好的线性关系。浸水车辙动稳定度DS与浸水马歇尔残留稳定度MS0的判断系数R2为0.8638,浸水车辙动稳定度DS与冻融劈裂抗拉强度比TSR的判断系数R2为0.7568。这样的线性关系说明用浸水车辙判断沥青混合料的水稳定性是可行的。

表示了浸水车辙深度与浸水马歇尔残留稳定度MS0和冻融劈裂抗拉强度比TSR间的关系。浸水车辙深度与冻融劈裂TSR有一定的线性关系,浸水车辙深度与浸水马歇尔MS0有一定的线性关系。

由上述结论可以得出:浸水车辙试验既可以反映沥青混合料的水稳定性能又可以反映其抗车辙性能,且试验用时较短,较适合用来评价沥青混合料的性能优劣。

结语

试验采用基质沥青和SBS改性沥青和添加抗车辙剂L和T等4种沥青情况,AC-20和Sup-20两种骨料级配共8种沥青混合料。分别用浸水车辙、冻融劈裂和浸水马歇尔试验测定其水稳定性能并比较分析,可以得出以下结论。

(1)浸水车辙判断沥青混合料的水稳定性是可行的。

(2)浸水车辙动稳定度与标准车辙动稳定度有很好的线性关系。

(3)浸水车辙深度与浸水马歇尔MS0有一定的线性关系;浸水车辙车辙深度与冻融劈裂TAR有一定的线性关系。

(4)浸水车辙试验既可以反映沥青混合料的水稳定性能,又可以反映其抗车辙性能,且试验用时较短,较适合用来评价沥青混合料的性能优劣。