浅析沥青路面车辙试验现状及对策

史 敏

(新疆新纪元公路设计有限责任公司)

浅析沥青路面车辙试验现状及对策

史 敏

(新疆新纪元公路设计有限责任公司)

目前，我国的规范中，车辙试验还存在着不足，分析了路面实际状况与车辙检验方法二者之间所存在的差别，提出以下几点改进的建议：在保持低速的条件下检验重载车辙，分析了采用全厚式车辙试验对沥青面层进行试验，给出了形成温度梯度所用到的改进方法。对试验车辙机的改进，给出了在不同的加载速度下，如何确定试验时间长度并计算动稳定度。期望能够对沥青混合料的抗车辙性能做到更加合理的评价。

沥青路面;车辙试验;现状;对策

1 车辙试验的简介

国外的车辙实验仪器主要目的还是测量以及计算车辙的深度，其多以3、5、7个测点为主，此类实验一般都需要装备激光传感器装置，另外还有相应的水平参照平台和处理软件。这类实验仪器的价格一般都很高，大约在几十万人民币以上。

参考其他文献，国内还未见此种检测方法以及车辙仪器的专利。我国高速公路发展势头迅猛，为了适应这种需求，我国的相关部门开发出了相关的多点车辙测量仪。此种仪器集电脑自动化检测技术、定位传感器以及测距传感器等于一身。

仪器测量的数据即车辙的深度，通过USB数据线传入计算机，存在处理器中，然后进行数据处理。经核定，本仪器的测量误差不超过1%，符合工程中相关的要求。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGF40-2004)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中，制定了详细的试验规程，对车辙试验方法给出了详细的试验步骤，并设定了车辙检验标准。室内车辙试验可以检验沥青混合料在设计阶段的抗车辙能力。

2 现有车辙试验存在的不足

大量的现实工程中的例子表明，实际的工程应用中很难避免车辙现象的产生，即便沥青混合料满足规范的要求，在实际应用中也会不可避免的产生不同程度的车辙现象。产生此种现象的原因有多种，实际施工过程中的不规范操作，以及实验标准不能对实际工程中的工作状况作出准确、详细、全面的反应。

在规范中，车辙试验条件作出了规定，在温度为60℃，轮压为0.7 MPa，厚度为4 cm或者5 cm的试件，以往复速度42次min-1进行。钢桥面、长大上坡、重载等特殊情况，规范中也做了一些考虑，只是建议把动稳定度(DS)提高，但是并未给出具体的控制指标值。综合考虑车辙试验以及实际工程中出现的问题，本文认为现有的车辙方法应该在以下几方面作出该进。

2.1 试验中无法使低速与重载统一起来

很多相关研究表明，有的做了重载车辙试验方面的研究，但是很少有同时考虑到在重载的同时低速行驶的状况，有的做过低速车辙试验方面的研究，但是同样忽略了重载的因素。重载货运汽车行驶速度远远小于小汽车的速度，长大纵坡的情况下，行驶速度更慢，因此很有必要研究重载低速时对路面产生的影响。有关文献测试，在某长大纵坡上坡路段，路段纵坡长度1 000 m，纵坡坡度为5%，测试重载车辆的实际行驶速度，通过雷达测速仪测定，绝大多数汽车的实际行驶速度只能达到设计速度的1/3左右。实际的调查表明，重载的同时往往伴随着较低的车速，因此很有必要把二者结合起来进行相关的研究。但是，目前的规范中的试验没有考虑到低速问题。

2.2 无法做到沥青面层的整体性车辙性能评价

我国现有的规范规定，在路面设计中，沥青混合料的抗车辙性能为分层控制。但是，实际中的路面为一个整体，这样分层控制沥青混合料，能不能实际的反应出路面的抵抗车辙的能力，却不能得出一个准确的结论。实际工程中发现，即使沥青混合料在实验室中满足试验规程中的抗车辙性能，而在实际应用的过程中却又发现了车辙现象的产生。之所以发生这种现象，本文认为其重要原因之一，正是由于规程缺少将面层作为一个整体进行车辙试验的一个规定。即忽略了相关文献提到的全厚式车辙试验。在我国，目前常用的车辙试验仪，一个很大的限制就是试件的高度不能自由调节，所以没有办法做全厚式车辙试验。而国内外一些研究人员，通过理论计算和试验分析过路面面层各层对整体沥青面层车辙性能的影响，但是也和很难直观的反应器对整体结构车辙性能的好坏，效果不是很理想。

2.3 路面温度梯度无法模拟

路面结构是一个整体结构，路面的温度会沿深度方向呈一个连续的变化趋势，各层的温度不可能相同，而规程规定的标准实验的温度，沥青混合料内部的温度都为60℃，显然与实际情况中不同。

3 车辙试验方法改进措施

3.1 车辙试验机改进

(1)设法增加变速功能

实验中，可以通过沥青混合料的时温等效原理将低速下的车辙试验转换成更高温度下的车辙试验，但是，这种操作需要很精密的仪器来操作，现实中还很难实现，而且容易产生较大的误差。另外，全厚式试件的组合结构，或者时间内部无法保证均匀的温度，操作下来很难实现时温等效。因此，考虑到能够容易实现，本文参考其他文献，可以对车辙试验轮的往复运动速度做出改变。可以把标准车辙试验机的动力设备电动机置换成为有变频功能的电动机，这样可以进行速度的控制，该进设备后，在6～60次min-1之间做到任意调节车辙轮的运转速度。

(2)增加试验机的净空

能够进行全厚式车辙试验是对此项技术作出改进的主要目的，结合我国目前路面实际结构层，本文使标准车辙试验机的净空得到了增加，使试件的容许厚度达到了23 cm，基本上能够满足国内的三层式沥青面层的试验。同样的思路，还可以对车辙试模进行改进，根据实际面层组合厚度情况，可以设计三层式组合试模如4 cm+6 cm+8 cm或者4 cm+5 cm+6 cm。两者的目的都是改进试验设备使之能够进行全厚式车辙试验。

(3)增加试件温度控制系统

温度梯度可以用常见的水循环来的实现，我们可以称之为水循环温度控制系统。①车辙试件内部的温度要从3方面来控制：使试件模块的底部温度恒定在固定值，这就用到了水循环作用。②车辙试验机内的气温与试件的顶部温度保持同步，试件顶部应该不加防护设备。③在试件与模板之间设置隔温材料，防止试件与模板之间产生热交换。通过这三步的设置，设置恒温水循环的温度和车辙试验机内的气温，使试件内部形成一个封闭的热传导的小环境，达到面层中的温度梯度实际状况。

3.2 调整试验时长

车辙试验中，可以调节试验轮的往复运动，致使在同一试件内同一位置的碾压次数会发生变化。而沥青混合料的变形发展的快慢结果正是我们所需要的，这样车辙试验结果在不同往复运动下才有可比性，另外，要保持总的碾压次数的一致性。试验时，碾压速度改变但是总的碾压次数应该不变，以此原则，来设置相应的试验时间长度，在试验轮运动速度为标准速度的1/n时，相应的试验时间长度应该调整为试验时长的n倍。例如，当试验轮运动速度为14次min-1时，试验的试件的长度应该设置为180 min，试验轮在试件同一个位置碾压过的次数等于标准车辙试验条件的次数。

3.3 动稳定度计算方法修正

从车辙试验的定义可知，车辙试验所反映的正是车辙变形的速度，所检验的正是使沥青面层产生的单位深度车辙变形所需要的碾压次数。我国规范中规定，车辙试验中，应该取第45 min和第60 min时所对应的位移变形来计算DS，但是此种情况存在不足，就是仅适用于规范中的标准条件。在调整试验时间的情况下，应该考虑重新选择计算的时间点。计算点的确定应该采取与调整时长的方法来确定，即在标准试验中，假设第45 min和第60 min对应的轮碾次数不变为准，其分别对应的次数为第1 890次和第2 520次。当试验轮实际运行速度为规范中的标准运行速度的1/n时，对应的计算时间点应该分别为45 min和第60 min。

4 结语

汽车的重载一般会引起行车速度的降低，在长大纵坡路段体现的更加明显，所以，很有必要再研究重载车辆车辙的同时降低行车速度。全厚式车辙试验能够更加准确的检验沥青路面的抗车辙性能。进行车辙试验时，其内部会形成一定的温度梯度，能够更加针对的对全厚式车辙试验做出相应的优化。对车辙试验机的改进包括调节试验轮速，变化试件的厚度，控制试件温度梯度，对车辙试验时长和动稳定度计算方法的调整，都有一定的工程价值。实际中，由于涉及到车辆行驶速度、道路交通轴载以及路面温度等多个方面，还应该做大量的调研和试验方法来进一步完善车辙试验。

［1］王辉，李雪连，张起森.高温重载作用下沥青路面车辙研究［J］.土木工程学报，2009，42(5)：139-144.

［2］周俊，刘定涛，张义朋.重轴载条件下沥青路面竖向永久变形分析［J］.武汉理工大学学报：(交通科学与工程版)，2010，34(4)：818-822.

［3］沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防［M］.北京：人民交通出版社，2001.

［4］徐世法.沥青路面的车辙深度与行车安全性［J］.北京建筑工程学院学报，1994，10(1).

U416.217

C

1008-3383(2012)06-0045-02

2011-12-25