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沥青路面车辙的影响因素浅析 摘要：沥青混合料材料组成方面分析对车辙的影响主要为集料、矿料级配、沥青用量，与粘结力c有关的沥青种类、沥青用量、沥青与矿料之间的粘结作用、填料的种类、添加外加剂等 关键词：沥青路面车辙沥青混合料影响因素 Abstract: The asphalt mixture material composition of the influence of the rutting analysis mainly for aggregate, aggregate gradation, asphalt content, and felt the asphalt type, c asphalt content, asphalt and mineral aggregate bond between the kinds of function, packing, add additive, etc Key Words: asphalt road; surface wheel rut ;asphalt mixture; influencing factors 中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号： 近年来高速公路有着飞快的发展，随着车辆交通的渠化以及轴载和轮压的不断增加，沥青路面的车辙问题日益严重。影响沥青路面车辙及混合料高温性能的因素是很多的，可总体归纳为内在因素和外部条件。内在因素主要反映在材料本身的质量及混合料的组成上，而外部条件则主要包括气候条件和交通条件。本文主要从沥青混合料材料组成方面分析对车辙的影响。 车辙的产生主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的，沥青混合料强度取决于混合料的内摩阻力和粘结力c。从沥青混合料角度出发，影响车辙的因素主要有与内摩阻力有关的：集料、矿料级配、沥青用量，与粘结力c有关的沥青种类、沥青用量、沥青与矿料之间的粘结作用、填料的种类、添加外加剂等。 1 影响沥青混合料抗车辙因素的混合料的内摩阻力因素 1.1集料集料所具有的特性，对沥青混合料高温性能的影响非常显著。粗集料一般要求破碎、坚硬，干燥、纹理粗糙，颗粒表面形状接近立方体、多棱角，限制针片状颗粒含量。颗粒形状愈接近立方体，混合料内摩阻力愈大。以AC-13C沥青混合料作为实验，采用相同沥青用量、相近级配、济南产的石灰岩和章丘产的玄武岩，分别做车辙试验，试验结果见表1。 石灰岩、玄武岩技术指标 表1 石料种类 压碎值（%） 磨耗值（%） 针片状颗粒含量（%） 含泥量（%） 密度（g/cm3） 石灰岩 20.5 18.5 11.6 0.6 2.724 玄武岩 15.6 10.6 5.5 0.3 2.876 从表可看出，采用玄武岩的混合料，动稳定度大于使用使用石灰岩的混合料的动稳定度。玄武岩颗粒与石灰岩颗粒相比，致密坚硬，接近立方体，表面纹理深度大，压碎值、针片状颗粒含量、含泥量都小，玄武岩比石灰岩各个指标优良，说明采用优质石料对混合料抗车辙性能作用影响很大。 1.2 矿料级配 沥青混合料的矿料级配也是影响抗车辙能力的一个主要因素。沥青混合料是由沥青粘结矿料组成的，其高温稳定性机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用。在高温状态下，粗细集料和矿粉组成的矿料级配起到重要作用。 1.2.1同种类型不同级配的沥青混合料 目前道路沥青路面沥青混合料多采用密实悬浮结构，密实悬浮结构采用连续性级配，集料的颗粒尺寸由大到小连续存在，这种材料中含有大量细料而粗集料较少，相互间没有接触，不能形成骨架，粗颗粒悬浮于细颗粒之中，混合料粘结力较高，内摩阻力较小。 以AC-20C沥青混合料作为实验，采用不同同的矿料级配、不同沥青用量分别做车辙试验，试验结果见表2。 不同矿料级配的沥青混合料车辙试验结果表2 编号 混合料类型 沥青种类 沥青用量 各种矿料所占比例 10-20mm碎石：5-10mm碎石：石屑：黄砂：矿粉 动稳定度DS（次/mm） 级配甲 AC-20 A级70号 4.4 41：35：12：8：4 2271 级配乙 AC-20 A级70号 4.4 40：32：16：8：4 2777 级配丙 AC-20 A级70号 4.4 34：35：17：10：4 1986 对三种级配进行比较，这两种级配都是密级配，各级筛孔通过率相差较大的为9.5mm、4.75mm、2.36mm筛孔，其中9.5mm筛孔相差最大，级配甲对应动稳定度最大。通过以上分析，这三种级配中9.5mm、4.75mm筛孔对车辙影响性最大，应该列为重要筛孔，9.5mm筛孔通过率应接近级配中值，4.75mm、2.36mm筛孔通过率在级配中值的下方，符合S型曲线。 1.3.2不同类型的沥青混合料 沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是近年来公路及城镇道路经常使用的一种材料，其优良的抗车辙能力得到大家的公认。SMA混合料是足够数量的粗集料形成骨架，根据粗集料骨架的空隙的多少加入足够的细料，同时掺加一定量的纤维稳定剂，形成较高的密实度，这种混合料同时具有较高的内摩阻力和较高的粘结力。以AC-13C、SMA-13采用章丘产玄武岩集料、石灰岩矿粉、山东华瑞产的MAC改性沥青分别进行车辙试验，试验结果如表3。 AC-13C、SMA-13混合料车辙试验结果表3 混合料类型 沥青种类 集料种类 动稳定度DS（次/mm） AC-13C MAC改性沥青 玄武岩 2100 SMA-13 MAC改性沥青 玄武岩 3816 从表可看出，SMA-13混合料的动稳定度远远大于AC-13C混合料的动稳定度，充分说明了SMA的优良的高温稳定性。 2 影响沥青混合料抗车辙因素的混合料的粘结力因素 2.1 沥青 沥青混合料的高温稳定性能是抵抗车辆反复压缩变形及侧向流动的能力，首先取决于矿料骨架，同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用。沥青的软化点越高、60高温粘度越大、与石料的粘附性越好，相应的沥青混合料抗高温变形能力越高。通过添加改性剂可大幅度提高沥青的高温粘度，从而改善沥青混合料高温稳定性。 以AC-13C沥青混合料作为实验，采用相同矿料级配、集料采用统一材料，沥青采用齐鲁石化产的A级70号普通沥青和山东华瑞产的MAC改性沥青，分别做车辙试验，试验结果见表4。 AC-13C混合料使用不同沥青车辙试验结果表4 混合料类型 沥青种类 沥青用量 动稳定度DS（次/mm） AC-13C A级70号 5.0 1362 AC-13C MAC改性沥青 5.0 2100 从表可看出，同一级配的沥青混合料，采用改性沥青后，混合料的抗车辙能力显著大于用普通沥青的混合料的抗车辙能力。对气候条件恶劣，交通特繁重的路段，使用改性沥青对改善沥青路面高温稳定性有明显效果。 1.2 沥青用量 沥青混合料的沥青用量也是影响抗车辙能力的一个主要因素。沥青混合料中沥青将各种矿料混合料粘结在一起，经过压实形成强度沥高的沥青混合料。沥青用量低，沥青油膜不足以包裹集料，混合料之间的粘结性低，沥青用量过多，包覆矿料的沥青膜厚，在颗粒间形成未与矿料相互作用的自由沥青，成为矿料发生位移的润滑剂，即会降低混合料的内摩阻力，还会降低其粘结力，其抗车辙能力就低。以AC-20C沥青混合料作为实验，采用相同的矿料级配、不同沥青用量分别做车辙试验，试验结果见表5。 不同沥青用量的沥青混合料车辙试验结果表5 混合料类型 沥青种类 沥青用量 各种矿料所占比例 10-20mm碎石：5-10mm碎石：石屑：黄砂：矿粉 动稳定度DS（次/mm） AC-20 A级70号 4.2（OAC-0.2） 40：32：16：8：4 2137 AC-20 A级70号 4.4（OAC） 40：32：16：8：4 2777 AC-20 A级70号 4.6（OAC+0.2） 40：32：16：8：4 1763 从表可以看出，在矿料级配一致的情况下，不同沥青用量下沥青混合料抗车辙的能力不同，最佳沥青用量（OAC）对应的沥青混合料抗车辙能力最强。合理的沥青用量是控制沥青混合料高温稳定性的重要指标。 1.3 掺加抗车辙剂 现在高速公路开始在沥青混合料中掺加抗车辙剂用以提高混合料的高温稳定性。抗车辙剂在沥青混合料中可起到如下作用：胶结作用：部分聚合物的溶解形成胶结作用，从而达到降低渗透性的效果；加筋作用：通过聚合物中塑料纤维在级配骨架内部搭桥而形成；嵌挤作用：施工时微粒临时得到软化，然后这些颗粒在碾压过程中热成型，从而填充沥青混合料中的空隙；变形恢复作用：抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能，因而降低了成型沥青路面的永久变形。 以AC-20C为例，采用深圳海川工程科技有限公司生产的抗车辙剂，掺加量为沥青混合料的0.3%、0.4%，分别做车辙试验，车辙试验结果见表6。 AC-20C混合料掺加抗车辙剂车辙试验结果表6 混合料类型 沥青种类 抗车辙剂掺加量 沥青用量 动稳定度DS（次/mm） AC-20C A级70号 0% 4.4 2777 AC-20C A级70号 0.3% 4.4 5159 AC-20C A级70号 0.4% 4.4 8352 从表可看出，掺加抗车辙剂后，沥青混合料的动稳定度显著提高，可达到5000 次/mm以上。抗车辙剂可明显提高沥青混合料的高温稳定性，对提高路面抗车辙性能、延长道路使用寿命，效果明显。 3 结束语 考虑到路面的实际情况，影响