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溫度對(duì)瀝青混凝土路面車轍影響研究

作者:王慧文,孫曉娟,魏建軍,于紀(jì)淼來源:《企業(yè)科技與發(fā)展》日期:2018-11-16人氣:4583

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

級(jí)配類型

26.5

19.0

16.0

13.2

9.5

4.75

2.36

1.18

0.6

0.3

0.15

0.075

AC-16

100

100

96.7

78.9

66.8

42.6

31.2

24.5

16.1

9.6

7.8

6.5

AC-20

100

97.8

79.2

75.5

61.3

48.6

35.6

17.9

12.1

9.8

6.5

4.3

AC-25

99.5

83.8

74.7

68.6

55.7

34.2

25.5

16.8

11.9

8.6

6.3

5.0

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)

瀝青混合拌料溫度

40℃

50℃

60℃

70℃

車轍深度

1.45

1.86

2.06

4.72

各層累計(jì)壓深

上層30mm處

1.21

1.55

1.74

4.06

中層60mm處

0.96

1.22

1.35

3.16

中層80mm處

0.49

0.70

0.82

1.95

下層120mm處

0.19

0.29

0.33

0.84

DS(次/mm)

8743

8077

6562

1898

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)

溫度

40℃

50℃

60℃

70℃

上面層

單位累積變化量

0.080

0.103

0.107

0.220

車轍貢獻(xiàn)率(%)

22.76

22.43

21.87

20.90

中面層

單位累積變化量

0.235

0.205

0.445

0.555

車轍貢獻(xiàn)率(%)

49.31

45.47

44.22

43.23

下面層

單位累積變化量

0.063

0.097

0.110

0.280

車轍貢獻(xiàn)率(%)

27.93

32.10

33.91

35.87

 

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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