溫度對(duì)瀝青混凝土路面車轍影響研究

車轍是瀝青混凝土路面常見危害，影響車轍因素很多，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，最大的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的損壞，瀝青老化和粘度降低，出現(xiàn)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40℃，50℃，60℃，70℃，輪壓0.7MPa，碾壓速度42次/min，車輪接觸面為300X50mm 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(jí)配見表1。

圖1  瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)  

表1  瀝青混合拌料級(jí)配

2  路面車轍和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定度

如表2，在給定路面結(jié)構(gòu)和瀝青混合拌料級(jí)配條件下，隨著溫度增加，路面車轍深度增加。在40℃-60℃溫度之間車轍深度增加較為平緩，60℃-70℃之間車轍深度增加快速，70℃以上高溫對(duì)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，瀝青粘度顯著降低，引起充填物料脫離和流動(dòng)，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

表2  瀝青混凝土路面內(nèi)部累積變形量（cm）

3  路面內(nèi)部累積變形量

如表2，在相同溫度下，隨著路面深度的增加路面內(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變化影響較小。40℃-60℃之間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  累積變形對(duì)車轍貢獻(xiàn)率（cm/cm）

如表3，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(duì)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。隨著溫度的增加，上、中面層對(duì)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)率隨著溫度的增加反而增加，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(duì)車轍貢獻(xiàn)率有向下面層轉(zhuǎn)移的傾向。  

4  結(jié)語

在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)部累積變形量隨著層數(shù)下移逐漸減小，隨著溫度的增加而增加，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(duì)車轍貢獻(xiàn)率隨著溫度的上升而增加，但有從中面層向下面層轉(zhuǎn)移的趨向。

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