T0719—2011瀝青混合料車轍試驗

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于測定瀝青混合料的高溫抗車轍能力，供瀝青混合料配合比設(shè)計時的高溫穩(wěn)定性檢驗使用，也可用于現(xiàn)場瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性檢驗。

1.2車轍試驗的溫度與輪壓（試驗輪與試件的接觸壓強）可根據(jù)有關(guān)規(guī)定和需要選用，非經(jīng)注明，試驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。根據(jù)需要，如在寒冷地區(qū)也可采用45℃，在高溫條件下試驗溫度可采用70℃等，對重載交通的輪壓可增加至1.4MPa，但應(yīng)在報告中注明。計算動穩(wěn)定度的時間原則上為試驗開始后45~60min之間。

1.3本方法適用于按T0703用輪碾成型機碾壓成型的長300mm、寬300mm、厚50?100mm的板塊狀試件。根據(jù)工程需要也可采用其他尺寸的試件。本方法也適用于現(xiàn)場切割板塊狀試件，切割試件的尺寸根據(jù)現(xiàn)場面層的實際情況由試驗確定。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1車轍試驗機:如圖T0719-1所示。它主要由下列部分組成：

圖T0719-1 全自動瀝青混合料車轍試驗儀

2.1.1試件臺:可牢固地安裝兩種寬度（300mm及150mm)規(guī)定尺寸試件的試模。

2.1.2試驗輪:橡膠制的實心輪胎，外徑200mm，輪寬50mm，橡膠層厚15mm。橡膠硬度國際標準硬度）20℃時為84±4,60℃時為78±2。試驗輪行走距離為230mm±10mm,往返碾壓速度為42次/min±1次/min(21次往返/min)。采用曲柄連桿驅(qū)動加載輪往返運行方式。

注:輪胎橡膠硬度應(yīng)注意檢驗,不符合要求者應(yīng)及時更換。

2.1.3加載裝置:通常情況下試驗輪與試件的接觸壓強在60℃時為0.7MPa±0.05MPa，施加的總荷載為780N左右，根據(jù)需要可以調(diào)整接觸壓強大小。

2.1.4試模:鋼板制成，由底板及側(cè)板組成，試模內(nèi)側(cè)尺寸宜采用長為300mm，寬為300mm，厚為50~100mm，也可根據(jù)需要對厚度進行調(diào)整。

2.1.5試件變形測量裝置：自動采集車轍變形并記錄曲線的裝置，通常用位移傳感器LVDT或非接觸位移計。位移測量范圍0~130mm，精度±0.01mm。

2.1.6溫度檢測裝置：自動檢測并記錄試件表面及恒溫室內(nèi)溫度的溫度傳感器，精度±0.5℃。溫度應(yīng)能自動連續(xù)記錄。

2.2恒溫室:恒溫室應(yīng)具有足夠的空間。車轍試驗機必須整機安放在恒溫室內(nèi)，裝有加熱器、氣流循環(huán)裝置及裝有自動溫度控制設(shè)備，同時恒溫室還應(yīng)有至少能保溫3塊試件并進行試驗的條件。保持恒溫室溫度60℃±1℃ 試件內(nèi)部溫度(60℃±0.5℃),根據(jù)需要也可采用其他試驗溫度。

2.3臺秤:稱量15kg,感量不大于5g。

3方法與步驟

3.1準備工作

3.1.1試驗輪接地壓強測定:測定在60℃時進行，在試驗臺上放置一塊50mm厚的鋼板，其上鋪一張毫米方格紙，上鋪一張新的復(fù)寫紙，以規(guī)定的700N荷載后試驗輪靜壓復(fù)寫紙，即可在方格紙上得出輪壓面積，并由此求得接地壓強。當壓強不符合0.7MPa±0.05MPa時，荷載應(yīng)予適當調(diào)整_c

3.1.2按本規(guī)程T0703用輪碾成型法制作車轍試驗試塊。在試驗室或工地制備成型的車轍試件，板塊狀試件尺寸為長300mmx寬300mmx厚50~100mm(厚度根據(jù)需要確定）。也可從路面切割得到需要尺寸的試件。

3.1.3當直接在拌和廠取拌和好的瀝青混合料樣品制作車轍試驗試件檢驗生產(chǎn)配合比設(shè)計或混合料生產(chǎn)質(zhì)量時，必須將混合料裝入保溫桶中，在溫度下降至成型溫度之前迅速送達試驗室制作試件。如果溫度稍有不足，可放在烘箱中稍事加熱（時間不超過30min)后成型，但不得將混合料放冷卻后二次加熱重塑制作試件。重塑制件的試驗結(jié)果僅供參考,不得用于評定配合比設(shè)計檢驗是否合格的標準。

3.1.4如需要，將試件脫模按本規(guī)程規(guī)定的方法測定密度及空隙率等各項物理指標。

3.1.5試件成型后，連同試模一起在常溫條件下放置的時間不得少于12h。對聚合物改性瀝青混合料，放置的時間以48h為宜，使聚合物改性瀝青充分固化后方可進行車轍試驗，室溫放置時間不得長于一周。

3.2試驗步驟

3.2.1將試件連同試模一起，置于已達到試驗溫度60℃±1℃的恒溫室中，保溫不少于5h，也不得超過12h。在試件的試驗輪不行走的部位上，粘貼一個熱電偶溫度計（也可在試件制作時預(yù)先將熱電偶導(dǎo)線埋入試件一角），控制試件溫度穩(wěn)定在60℃±0.5℃。

3.2.2將試件連同試模移置于輪轍試驗機的試驗臺上，試驗輪在試件的中部位，其行走方向須與試件碾壓或行車方向一致。開動車撤變形自動記錄儀，然后啟動試驗機，使試驗輪往返行走，時間約1h，或蕞大變形達到25mm時為止。試驗時，記錄儀自動記錄變形曲線(圖T0719-2)及試件溫度。

注:對試驗變形較小的試件,也可對一塊試件在兩側(cè)1/3位置上進行兩次試驗，然后取平均值。

圖T0719-2 車轍試驗自動記錄的變形曲線

4計算

4.1從圖T0719-2上讀取45min(t₁）及60min(t₂)時的車轍變形d₁及d₂，準確至0.01mm。

當變形過大，在未到60m111變形已達25mm時，則以達到25mm(d₂）的時間為t₂，將其前15min為t₁，此時的變形量為d₁。

4.2瀝青混合料試件的動穩(wěn)定度按式(T0719-1)計算。

           (T0719-1)

式中:DS—-瀝青混合料的動穩(wěn)定度（次/mm);

d₁——對應(yīng)于時間t₁的變形量（mm);

d₂——對應(yīng)于時間t₂的變形量（mm);

C₁——試驗機類型系數(shù)，曲柄連桿驅(qū)動加載輪往返運行方式為1.0;

C₂—-試件系數(shù)，試驗室制備寬300mm的試件為1.0;

N—試驗輪往返碾壓速度，通常為42次/min。

5報告

5.1同一瀝青混合料或同一路段路面，至少平行試驗3個試件。當3個試件動穩(wěn)定度變異系數(shù)不大于20%時，取其平均值作為試驗結(jié)果;變異系數(shù)大于20%時應(yīng)分析原因，并追加試驗。如計算動穩(wěn)定度值大于6000次/mm，記作：>6000次/mm。

5.2試驗報告應(yīng)注明試驗溫度、試驗輪接地壓強、試件密度、空隙率及試件制作方法等。

6允許誤差

重復(fù)性試驗動穩(wěn)定度變異系數(shù)不大于20%。

條文說明

眾多研究表明，動穩(wěn)定度能較好地反映瀝青路面在高溫季節(jié)抵抗形成車轍的能力。我國在“七五"國家科技攻關(guān)研究課題中對此進行了研究，并提出以此作為瀝青混合料配合比設(shè)計的檢驗手段。因此，在1993年的規(guī)程修訂時增加了車轍試驗的方法，該試驗法是參照日本道路協(xié)會鋪裝試驗法便覽3-7-3等制定的。2000年參考了相關(guān)課題的研究成果并結(jié)合我國車轍機的實際應(yīng)用情況進行了修訂。

瀝青混合料的車轍試驗是試件在規(guī)定溫度及荷載條件下，測定試驗輪往返行走所形成的車轍變形速率，以每產(chǎn)生1mm變形的行走次數(shù)即動穩(wěn)定度表示。它源于英國TRRL，現(xiàn)在已成為歐洲、日本、澳大利亞等世界大多數(shù)國家的通用試驗。因此，本次在條文說明里面增加了美國、歐洲等各國車轍試驗方法的介紹和說明。

車轍試驗是瀝青混合料性能檢驗中最重要的指標。車轍大小除受混合料自身影響外，與荷載、溫度、時間（含車速）的關(guān)系也很大。根據(jù)2002年NCAT試驗路的觀測，車轍發(fā)生在路面連續(xù)7d的平均蕞高氣溫在28℃以上的日子里，我國絕大部分地區(qū)夏季高溫季節(jié)氣溫在此溫度以上，所以有可能發(fā)生車轍。如果還有超載車重載交通的同時作用，尤其是連續(xù)上坡的慢速路段，很可能在短短的幾天里產(chǎn)生很大的車轍，而且經(jīng)常發(fā)生在中面層或下面層。中面層雖然溫度會略低于表面層，但剪應(yīng)力比表面層更大，所以對動穩(wěn)定度的要求不能降低。

由于目前大粒徑混合料應(yīng)用比較多，尤其是瀝青穩(wěn)定碎石的應(yīng)用越來越多，因此對下面.層混合料(或基層）的動穩(wěn)定度進行試驗同樣重要，而原方法中標準試件尺寸對中、下面層的瀝青混合料不合適，所以本次對試件的尺寸作了修訂，修訂后的板塊狀試件尺寸為長300mmx寬300mmx厚50?100mm(試驗室制作）。根據(jù)工程需要也可采用其他尺寸的試件。對現(xiàn)場切割試件的尺寸根據(jù)面層的實際情況確定，考慮到現(xiàn)在路面的厚度變化較大，切割試件的尺寸如果大了，放不進試模里，試件尺寸小了，在試驗過程中試件會不穩(wěn)定。因此，建議現(xiàn)場切割試件尺寸可以采用長300mm(允許誤差-10mm)、寬300mm(允許誤差-lOmm),厚度采用實際層厚度，要求切割試件放入試模必須是固定的，如果有晃動可以在縫隙中填充水泥漿等使其固定?，F(xiàn)場切割試件的建議尺寸是否合適要通過試驗確定，同時考慮到氣候條件和重載車等情況，根據(jù)需要可以提高試驗溫度和壓強。提出了標準試驗溫度為60℃,根據(jù)氣候條件可以采用70℃或其他溫度;輪壓標準為0.7MPa,根據(jù)需要對重栽交通輪壓可增加至1.4MPa_a因此，我們在進行車轍試驗時應(yīng)按照試驗規(guī)程的要求進行。

車轍試驗方法和設(shè)備對試驗結(jié)果有很大的影響。國際上車轍試驗機的類型很多，如美國車轍試驗方法就有兩個，分別為漢堡車轍儀和APA路面分析儀，兩者各有差異，即使同一種方法，各規(guī)范差異也很大；歐洲車轍試驗方法就更多，統(tǒng)一的歐盟標準就有特大型（輪胎寬度為11cm)、大型（輪胎寬度為8cm，相當于法國LPC設(shè)備）和小型車轍儀（輪胎寬度為5cm,相當于英國車轍儀），其中小型車轍儀又有A型和B型，而且歐盟各國還有自己的方法，很難統(tǒng)一。值得注意的是，歐洲標準前言部分指出不要采用鋼輪車轍儀，這相當于排除了漢堡車轍儀，因為漢堡車轍儀采用鋼輪而不是無花紋的橡膠輪胎。鋼輪試驗時會導(dǎo)致集料顆粒破碎，影響測試結(jié)果，同樣的理念在美國也有。我國和歐盟、法國、英國、日本、澳大利亞采用的車轍儀均采用無花紋實心橡膠輪胎，相比較而言試驗條件更加接近實際荷栽狀況，其原理都基本相當，這些與美國常用的漢堡車轍儀采用鋼輪和APA分析儀采用橡肢管的試驗條件差異較大。以上試驗設(shè)備、方法各有各的特點，作為研究使用都還可以，但荷栽、溫度等試驗條件不同，試驗結(jié)果也不一樣。我國的車轍試驗是在溫度6(℃C、荷栽0.7MPa、速率42次/min標準條件下試驗的，工程發(fā)生車轍的實際條件（荷載、溫度、車速）與此并不對應(yīng)，除了瀝青混合料自身的因素外，溫度、荷栽、速度對高溫性能的影響是主要因素，而這些因素是目前室內(nèi)車轍試驗所解決不了的。而不同的溫度、荷栽、車速與標準條件之間不存在固定的換算模式，不同瀝青品種、不同混合料的換算公式相差較大，個別研究得到的換算關(guān)系并沒有通用性。

有的單位建議采用車轍深度代替目前規(guī)范中的動穩(wěn)定度，主要依據(jù)是美國APA試驗、漢堡車轍儀采用了車轍深度（總變形）或者變形率，而不是采用動穩(wěn)定度指標，實際情況并非如此。目前，各規(guī)范中車轍試驗評價瀝青混合料的指標主要采用三種：變形斜率（或蠕變斜率、動穩(wěn)定度）、變形率（總變形量除以總厚度）和總變形量，各規(guī)范規(guī)定各有差異。如AASHTOT324—04對于漢堡車轍試驗規(guī)定運行20000次，測量總變形量，并計算螺變斜率（creep slope)、剝落斜率（stripping slope),甚至剝落變形拐點（SIP)。該方法是采用浸水條件，其中總變形量、剝落斜率和剝落變形拐點是用來評價瀝青混合料的抗水損壞性能的，只有蠕變斜率用來評價瀝青混合料的高溫抗車轍性能。美國Asphalt Pavement Technology對漢堡車轍試驗指出：“很多單位采用蠕變斜率來評價瀝青混合料車轍敏感性，即變形的倒數(shù)（次/mm),采用蠕變斜率而不是變形量來評價瀝青混合料的抗車轍性能，原因在于蠕變階段和變形階段很難判斷，不同混合料差異很大，有時即使車轍達到20~30mm也不會出現(xiàn)剝落變形點；剝落變形點和剝落變形斜率是較好的評價混合料抗水損壞的參數(shù)，而總變形量，由于采用鋼輪會使顆粒破碎進而產(chǎn)生變形，會對總變形產(chǎn)生較大影響；總之，漢堡車轍試驗方法只是檢驗瀝青混合料配合比設(shè)計，還無法與現(xiàn)場的瀝青混合料抗車轍性能相比、科羅拉多州規(guī)定漢堡試驗的剝落變形點10000次變形小于4mm,20000次變形小于10mm，這些都是評價瀝青混合料高溫條件抗水損壞能力的指標，而非評價其抗高溫車轍變形能力對于APA試驗,AASHTO TP63-07中規(guī)定主要測定8000次的蕞大變形。值得注意的是,APA總變形量不包括初始運行25次變形量，這就導(dǎo)致最后測量的變形量與試件的實際變形量存在較大的差異₃美國一些州對于APA試驗實際應(yīng)用也各有差別，有的采用總變形量，也有的采用變形斜率來評價瀝青混合料的車轍性能。

澳大利亞試驗方法中采用兩個指標——總變形、變形斜率（10000和4000次變形量差除以6,單位mm/10³次），并在試驗方法附錄中指出，采用變形斜率來評價高溫車轍比總變形量更加合理。而日本和我國一致，采用動穩(wěn)定度，歐盟標準車轍試驗主要有3個指標：變形斜率WTS(單位為mm/10³次）、總變形量和變形率PRD(單位為％),并規(guī)定各國根據(jù)自己的情況選擇其中指標，如法國習(xí)慣采用總變形率，而英國習(xí)慣采用變形斜率和總變形量。

以上所說變形斜率或者蠕變速率實際上就是我國所說的動穩(wěn)定度，是同一個概念,計算方法也一致，只是計算所取的點或者時間有差異。由以上情況可見，各國的車轍試驗方法均有差異，一般認為變形斜率是蕞為可靠、蕞為常用的指標，因此我國的車轍試驗不采用總變形，而采用動穩(wěn)定度指標。

另外，有入認為配合比設(shè)計檢驗達到了規(guī)范指標，路面就不應(yīng)該發(fā)生車轍等損壞了。配合比設(shè)計“檢驗"指標主要是反映了不同瀝青結(jié)合料和混合料級配類型，在配合比設(shè)計合理的情況下它可能達到的水平，是檢驗配合比及蕞佳油石比設(shè)計是否合理的指標。但路面發(fā)生車轍更重要的是受施工質(zhì)量與均勻性、路面結(jié)構(gòu)組合、氣溫、荷載及車速等的影響，應(yīng)辯證地認識這些指標的重要性，并應(yīng)按規(guī)范的要求進行配合比設(shè)計的檢驗。

關(guān)于試驗的名稱，英文名有兩種：Wheel tracking test,Rutting test我國以前稱輪轍試驗，公路工程名詞術(shù)語的行標及國標均稱為車轍試驗，本方法名詞統(tǒng)一稱為車轍試驗。

車轍試驗的溫度應(yīng)能反映夏季高溫的路面溫度：本試驗法依照我國絕大多數(shù)地區(qū)的溫度條件，試驗溫度為60℃±1℃，但是實際試驗中，可以根據(jù)工程所處的地理位置、氣候條件選擇其他溫度進行試驗同樣對試驗輪與試樣的接觸壓強也可以根據(jù)交通量大小、重載車情況及路段的地理地貌位置選擇壓強大小進行配合比的檢驗，接觸壓強具體選擇多大根據(jù)需要確定。

近年來，我國已進口了一些車轍試驗機，同時也自行研制開發(fā)了車轍試驗機，主要是參照日本的車轍試驗機仿制的，設(shè)備多采用曲柄連桿驅(qū)動方式，對鏈式驅(qū)動方式的車轍儀目前已基本不用，因此本次修訂時，統(tǒng)一采用曲柄連桿驅(qū)動方式。

整個車轍試驗機必須放在恒溫室內(nèi)。恒溫室中必須有一定的空間用來養(yǎng)生試件，且必須有通風(fēng)循環(huán)設(shè)備，使溫度均勾，直至試驗完成。恒溫室可以用保溫材料砌筑。有的試驗機僅將試件部位保溫，空氣不回流，將試件放在另外的烘箱中養(yǎng)生，這是不合適的，很難保證試件內(nèi)部的溫度均勻恒定為60℃±0.5℃。通過比較試驗發(fā)現(xiàn)，對空氣不回流，在烘箱中養(yǎng)生的試件，動穩(wěn)定度要比在有通風(fēng)循環(huán)設(shè)備中的試件幾乎高一倍，因此這種檢驗結(jié)果是不合適的。本次修訂強調(diào)恒溫室應(yīng)具備足夠的空間，用于保溫試件和進行試驗。對試件的保溫不少于5h,也不得超過12h。

本試驗方法作為瀝青混合料配合比設(shè)計高溫穩(wěn)定性檢驗指標，試驗時有一點很重要，即試件必須是新拌混合料配制的，在現(xiàn)場取樣時必須在尚未冷卻時即制模，不允許將混合料冷卻后再二次加熱重塑制作。據(jù)“八五"攻關(guān)課題研究，重塑制作的動穩(wěn)定度可能高出2倍甚至好幾倍，數(shù)據(jù)是不可信的，不能作為評價合格與否的依據(jù)。