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圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

宣布日期：

2025-09-16

摘要

剖析了笔者提出的圆柱形试件用于评价沥青混淆料抗车辙性能的可行性，接纳室内试验比照剖析的要领。首先，选取国际上普遍认可的汉堡车辙试验、APA车辙试验和小型加速加载试验，对6种差别类型的沥青混淆料圆柱形试件划分举行试验，且将效果划分与笔者提出的圆柱形试件国标车辙试验效果举行相关性剖析；其次，较量板式试件和圆柱形试件用于国标车辙仪时的试件成型逍遥率变异性和动稳固度变异性，讨论圆柱形试件车辙试验的可靠度。效果批注：圆柱形试件国标车辙试验的动稳固度指标与汉堡车辙深度、APA试验动稳固度和小型加速加载试验蠕变速率指标之间均有优异的相关性，且较板式试件，圆柱形试件用于国标车辙试验的可靠度更高，批注圆柱形试件用于国标车辙仪评价沥青混淆料的抗车辙性能是可行的。

要害词：蹊径工程 | 圆柱形试件 | 沥青混淆料 | 抗车辙性能 | 可行性

车辙是沥青路面的一种主要病害形式，其不但影响路面平整度和使用性能，并且严重危及行车清静�？钩嫡扌阅苁橇で嗦访嫔杓频幕疽�，但现在我国仅在沥青混淆料配合比设计阶段，接纳车辙试验作为沥青混淆料设计效果的验证，缺乏对沥青路面结构层抗车辙性能的检测评价，这就无法包管路面具有优异的抗车辙性能。我国正在修订的《沥青路面设计规范》的校对稿中已增添将沥青层的永世变形作为沥青路面的设计指标，在设计阶段已充分熟悉到沥青路面抗车辙性能的主要性，但响应的检测和验收规范仍缺乏与沥青路面抗车辙性能细密相关的检测指标，使得设计阶段和施工质量验收阶段处于脱节状态。以是，研究沥青路面结构层现场抗车辙性能检测要领具有主要的现实意义。

笔者提出接纳圆柱形试件举行车辙试验，不但可以用于评价沥青混淆料的高温抗车辙性能，尤其是若是接纳现场钻芯取样的圆柱形试件，其可用于评价路面现场的抗车辙性能，圆柱形试件容易获得且对路面的损伤水平小，这可降低路面取样位置爆发次生病害的危害。鉴于此，笔者剖析圆柱形试件用于国标车辙仪评价沥青混淆料的抗车辙能力的可行性，为圆柱形试件车辙试验的应用提供包管。

试验原质料

试验接纳AC-13和AC-20两种矿料级配、3种沥青(70#、90#和SBS)共6种差别类型的混淆料举行试验，为了确保试验效果的准确性，对矿料和沥青的各项手艺指标举行检测，检测效果均能知足相关规范要求[1-2]。接纳Superpave设计要领，zui终确定的矿料合成级配见表1，差别混淆料类型的zui佳沥青含量见表2。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件车辙试验要领

圆柱形试件试验模具

为了便于推广和应用圆柱形试件车辙试验要领，加载装置仍然接纳我国规范划定的车辙仪，加载轮的轮压、轮宽、轮直径、加载长度和加载速率均与规范坚持一致，而车辙试验模具接纳圆柱形规格的模具。

连系国标车辙试验仪的轮径、轮宽和轮碾压长度及旋转压实法所能够成型的沥青混淆料圆柱体试件的尺寸，自行设计试验模具，其具有耐高温、耐侵蚀且抗压强度高的特征，模具尺寸规格见图1�Ｋ剂康饺舾媚＞哂糜谌ê饬で嗦访嬷小⑸厦娌愕目钩嫡扌阅�，接纳50、60mm两种厚度规格，模具中部圆的直径150mm，由两部分对称拼接而成，拼接部位圆的弦长为90mm，中空部分待放入芯样举行试验。这样的设置既能包管碾压轮的宽度(50mm)小于两个试件相接触部分的宽度，也能包管碾压长度(230±10mm)小于试件的270mm的总长度，在知足这两者条件下试件应尽可能大，以镌汰界线条件对试件内部变形的影响，包管位移传感器能够jing确地检测到试件的车辙变形量。当用于评价结构层厚度为40mm的芯样试件时，只需在50mm厚度的试模底部加10mm厚的垫片。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件试验要领

笔者凭证圆柱形试模尺寸，在室内使用SGC成型直径150mm、高度50mm的圆柱形试件，对混淆料类型相同的两个试件举行切割修整并放入图1所示试模。在国标要求的车辙仪上举行试验，试验温度为60℃，试件厚度5cm。每种类型的混淆料划分举行4组平行试验，测定其动稳固度指标，试验效果见表3。若是用于路面结构层抗车辙性能评价，可连系沥青路面压实度检测项目，在现场钻取直径150mm的芯样并举行压实度检测后，对试件举行切割修整，放入车辙试验模具1中举行车辙试验。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

汉堡车辙试验验证

试验要领简介

汉堡车辙试验(HWTD)可用于评价沥青混淆料的永世变形、疲劳和水稳性能，效果接纳车辙深度、蠕变速率和剥落速率表征。沥青混淆料的高温抗变形能力通过zui终车辙深度来评价，试验可以接纳板式与圆柱形两种试件，试验情形可以接纳空气浴和水浴。本次试验接纳空气浴控制温度的方法，试验温度60℃，接纳钢轮加载，加载频率为52PPM，加载通过一个47mm宽的钢轮施加705N的荷载往返碾压试件，试验轮重复碾压20000次[3-4]。汉堡车辙试验见图2。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

试验效果与圆柱形试件试验效果的相关性剖析

凭证汉堡车辙试验装备模具的尺寸，使用SGC划分成型上文所述的3种沥青、两种矿料级配共6种沥青混淆料圆柱形试件，每种混淆料类型成型两个试件，作为1组。试件成型待其充分固化后，将试件切割修整放入试模待试验，见图2(b)。经试验，6种混淆料的汉堡车辙试验曲线见图3。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

凭证图3可知，在上述试验条件下，试件都能完整地遭受20000次的轮载作用，且没有爆发显着的屈服破损。将汉堡试验的车辙深度指标与圆柱形国标车辙试验的动稳固度指标举行回归剖析，见图4(图中横坐标体现DS均值，纵坐标为20000次汉堡车辙深度)。

凭证图4，圆柱形试件车辙试验动稳固度与汉堡车辙深度之间具有优异的指数相关性。由于汉堡车辙试验用于混淆料高温性能评价和路面现场芯样抗车辙性能检测在外洋获得了很好的应用，因此可以为笔者提出的圆柱形试件车辙试验要领是合理可行的，能够评价沥青混淆料和路面现场芯样的抗车辙性能的优劣。

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APA试验验证

试验要领简介

APA(沥青路面剖析仪)试验可以评价车辙、疲劳和水稳固性，其是GLWT(乔治亚荷载轮试验机)的刷新型，与GLWT有着相似的车辙试验历程。APA试验与GLWT车辙测定程序一样，接纳3个加载凹形轮沿充气的橡胶管在试件上往复运动举行加载，轮载455N，橡胶管气压690kPa，循环加载次数为8000次，但APA可以举行浸水试验。APA试验试件尺寸为125mm×300mm×75mm板式试件或直径150mm、高75mm的圆柱形试件，板式试件的逍遥率控制在7%，圆柱形试件的逍遥率一样平常是4%和7%，试验温度为40.6℃~64℃[5-6]。APA试验装置见图5。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

试验效果与圆柱形试件试验效果的相关性剖析

通过SGC划分成型6种差别类型的混淆料圆柱形试件，其直径均为150mm、高度75mm，相同类型的两个试件作为1组，凭证APA试验装置划定的尺寸切割待用。

APA接纳干法试验，温度条件为60℃，接纳充气轮加载，轮载455N，加载循环次数8000次。试验前，将成型好的试件置于常温下至少4h，然后置于内情形温度为60℃的APA中保温2h。试验得各混淆料车辙深度随加载次数的关系曲线见图6。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

从图6可以看出，试件的车辙变形主要爆发在初始阶段，此阶段沥青混淆料被压密，车辙量较后期增添速率快。参考我国轮辙试验动稳固度的看法，通过丈量沥青混淆料2000~7000次的变形来盘算APA车辙动稳固度，记为DSAPA。其盘算式为式(1)：

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

将盘算获得的差别混淆料的APA车辙试验动稳固度与圆柱形国标车辙试验动稳固度均值举行相关性剖析，见图7。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

凭证图7，圆柱形试件车辙试验的动稳固度与APA试验的动稳固度之间具有优异的线形相关性，这种相关性与沥青混淆料的种类无关。因此，笔者提出的圆柱形试件车辙试验要领是可行的，其可用于评价实验室混淆料设计效果的高温性能和现场路面抗车辙性能。

MMLS3装备试验验证

试验要领简介

MMLS3是zui新一代的加速加载试验装备，其战胜了大大都足尺加速加载装备体积重大、移动不利便、造价腾贵的弱点，能够测定路面在差别干湿条件和温度条件下的永世变形，可以通过室内试验在短时间内获得路面结构的使用性能指标，对沥青路面的耐久性和抗车辙性能举行评价，其数据真实，可靠度高[7-9]。

运用MMLS3举行室内加速加载试验时，沥青混淆料试件的制备接纳质量控制，即一定质量混淆料压实到一定高度位置。凭证上文的沥青混淆料类型，通过SGC成型直径150mm的圆柱形试件，切割修整成切合MMLS3底座要求的试件，放入试验槽中待用，MMLS3试验装备与试验槽如图8。试验前，将切割修整好的试件放入试验槽中保温4h，试验时温度设定为60℃，加载频率7200次/h，本次试验设定加载次数为40000次，划分在加载至差别累积加载次数时用剖面仪丈量车辙变形量。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

试验效果与圆柱形试件试验效果的相关性剖析

试验得各沥青混淆料车辙深度与荷载作用次数间的关系曲线见图9。从图9可看出，各差别类型沥青混淆料试件的抗车辙性能保存显着差别，用MMLS3测得的车辙曲线显着保存两个阶段:迅速增da的压密阶段和稳固增添的蠕变阶段，这同汉堡车辙试验和APA试验所得曲线很相似。且荷载作用次数为40000时，各沥青混淆料抗车辙性能从优到劣排序为AC-20-SBS＞AC-13-SBS＞AC-20-70#＞AC-13-70#＞AC-20-90#＞AC-13-90#，这与60℃条件下5cm厚度的圆柱形国标车辙试验动稳固度所反应的抗车辙性能排序是一致的。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

在稳固蠕变阶段，沥青混淆料的蠕变速率可以较好地反应其高温性能，是通常选用的主要指标[10]。图9中沥青混淆料的稳固阶段可视为荷载作用10000次到35000次之间，对该阶段差别沥青混淆料的车辙变形与荷载作用次数举行线性拟合，得种种沥青混淆料试件的蠕变速率，且将该蠕变速率与圆柱形试件国标车辙试验动稳固度举行相关性剖析，相关性曲线见图10。凭证图10，两指标间保存优异的线形相关性，因此可以以为圆柱形试件车辙试验要领是可行的，该要领能够用于评价沥青混淆料的高温抗车辙性能。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件车辙试验可靠性评估

由于板式试件与圆柱形试件尺寸的差别，成型效果必定保存差别，因此需对圆柱形试件车辙试验要领的可靠性举行评估。笔者在剖析评价两种试件的逍遥率变异性与动稳固度变异性的基础上，评估圆柱形试件车辙试验要领的可靠性。

圆柱形试件与板式试件逍遥率变异性剖析

关于差别类型沥青混淆料的两种规格试件，每种规格试件的逍遥率变异性纪律相似。因此，选择上文所述的一种沥青混淆料(AC-13-70#基质沥青混淆料)成型两种规格试件举行剖析，试件逍遥率均为4%。使用轮碾成型机制备板式试件，其尺寸为300mm×300mm×50mm，并将其平均支解成9块，如图11。划分测定每一小块的逍遥率，见表4；圆柱形试件接纳SGC成型，成型时试件高度预设定为100mm，然后将试件切割成两个高度均为50mm的圆柱形试件，划分测定试件逍遥率，测定效果见表5。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

凭证表4，车辙板试件9个差别小块的逍遥率相差较大，极差抵达1.67�ｅ幸Ｂ侍逑殖鲋行牟糠值汀⒈哐夭糠指叩恼飨�，整块板式试件差别位置处的逍遥率不匀称，这与试件成型装模历程中混淆料的离析以及人为操作有关，很难完全阻止。而圆柱形试件的逍遥率与设计逍遥率4%相比波动较小。通过比照表4和表5，可知圆柱形试件的逍遥率变异系数显着低于板式试件逍遥率变异系数，从而批注圆柱形试件逍遥率变异性水平比板式试件低，这在一定水平上包管了圆柱形试件车辙试验要领的可靠性。

两种规格试件车辙试验动稳固度变异性剖析

车辙试验中，试件在重复试验下应具有优异的平行性，以包管车辙试验效果具有较高的重复性，这样试验效果才具有说服力[10]。笔者以动稳固度变异系数来表征效果的可靠性，变异系数越大批注可靠性越差。

试验中，使用SBS改性沥青和基质沥青混淆料划分成型差别厚度的圆柱形试件和板式试件，每种试件的平行试验均为3个，在60℃条件下划分举行车辙试验。盘算动稳固度变异系数，其效果见表6~表7。

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

圆柱形试件用于国标车辙动稳固度试验的可行性剖析

由表6~表7可知:圆柱形试件平行试验的车辙动稳固度变异性普遍小于板式试件试验的动稳固度变异性，其缘故原由主要是板式试件的逍遥率变异性大，逍遥坦率接影响车辙试验的密实度，而密实度是影响车辙试验效果的一个主要因素，因此爆发以上效果。且两种级配的混淆料相比，AC-13显著小于AC-20混淆料两种规格试件的动稳固度变异性，这说明动稳固度变异性与级配类型也有很大关系。

综上剖析，从成型效果和动稳固度变异性水平来看，圆柱形试件优于板式试件，圆柱形试件试验效果的平行性更好，动稳固度指标的离散性更小，这在一定水平上反应出圆柱形试件车辙试验是可行的。

结论

为了剖析圆柱形试件用于国标车辙仪评价沥青混淆料高温性能试验要领的可行性，笔者将圆柱形试件车辙试验效果划分与国际上普遍接纳的权衡沥青混淆料高温性能的3种试验要领的效果举行相关性剖析，且评价了圆柱形试件车辙试验的可靠度。所得结论如下:

1)圆柱形试件车辙试验的动稳固度与汉堡车辙深度之间具有优异的指数相关性，其相关系数为0.9309。两指标的转变趋势相反，即随着国产车辙试验动稳固度的增da，汉堡车辙深度逐渐减小。试验效果批注圆柱形试件国标车辙试验要领是可行的。

2)圆柱形试件国标车辙试验的动稳固度与APA试验动稳固度之间具有很好的线形相关性，其相关系数达0.9866，并且这种相关性不受沥青混淆料种类转变的影响，批注圆柱形试件国标车辙试验要领是可行的。

3) 圆柱形试件车辙试验的动稳固度与小型加速加载试验蠕变率指标间同样具有优异的线形相关性，相关系数为0.9003，且小型加速加载试验车辙变形量所反应的沥青混淆料抗车辙性能排序与圆柱形试件车辙试验动稳固度所体现的沥青混淆料抗车辙性能排序一致，同样批注圆柱形试件国标车辙试验要领是可行的。

4)圆柱形试件较板式试件车辙试验的可靠度更高，在一定水平上反应出圆柱形试件车辙试验的可行性。

参考文献：

[1]交通部公路科学研究院.公路工程沥青及沥青混淆料试验规程：JTG E20-2011[S].北京:人民交通出书社,2011.

[2]交通部公路科学研究院.公路工程集料试验规程:JTGE42-2005[S].北京:人民交通出书社,2005.

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[4]ZARI H,KALIJ A G, BABAGOLI R. Laboratory evaluation of theeffect of waste plastic bottle (PET) on mutting performance of hot mixasphalt mixtures[J]. Petroleum Science & Technology,2016, 34(9)819-823.

[5]曹丽萍,孙立军,董泽蛟.沥青混凝土路面剖析仪 APA的生长与应用[J].公路,2007(3):34-34.

[6]TAREFDER R A, ZAMAN M,HOBSON K. A laboratory and statistical evaluation of factors affecting rutting[J].International Journal of Pavement Engineering,2003,4(1):59-68.

[7]路贺伟,张宏超,王健,等.基于 MMIS3 的沥青混淆料高温稳固性研究[J].修建质料学报,2011,14(5):624-629.

[8]贾倩.小型公路路面加速加载试验装备MMLS3[J].筑路机械与施工机械化,2009,26(8):78-80.

[9]LEE J,KM Y R, LEE Jaejun, Rutting performance evaluation of as-phalt mix with different types of geosynthetics using MMLS3[J].In-ternational Joumal of Pavement Engineering,2015,16(10):1-12.

[10]曹林涛,李立寒,孙大权,等.沥青混淆料车辙试验评价指标研究[J].武汉理工大学学报,2007,29(11):14-17.

全文完宣布于《重庆交通大学学报(自然科学版)》2017年12月。di一作者：李卫勇(1975-)，男，陕西乾县人，高级工程师，主要从事高速公路的建设与治理事情。E-mail:2294764141@qq.com。

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PaveMLS11小型1/3尺寸路面加速加载测试装备

通常的车辙测试装备，仅对路面质料举行很是慢速的加载丈量，不可模拟真实交通情形，不可模拟真实车轮碾压，也不可举行重复加载。相比之下，PaveMLS11这一套路面加速加载测试装备，可在路面上举行现实加载。通过PAVETEST?操作软件，PaveMLS11的荷载可举行成比例盘算加载，以确保轮压和真实路面状态上的所有尺寸车辆车轮加载坚持统一水平。因此，PaveMLS11的试验效果可用于模拟通例的真实荷载状态，装备可直接用于研究路面上层125mm厚的沥青层路面性能（无论是实验室路面照旧现场路面）。因此，此小型加速加载装备关于研究现场真实路面状态上的所有尺寸车辆车轮加载下路面性能研究，具有很是名贵的价值。

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PaveMLS11小型加速加载装备，接纳标准卡车轮胎的1/3比例尺寸轮胎举行加载，装置有4个加载轮，测试长度靠近1.1m，可施加7200次/每小时加载。作用于300mm直径试样上的荷载可至2.7kN（短时间可达2.9kN），轮压700kPa（短时间可达800kPa）。

隧道水泥路面加铺SMA抗滑耐久性室内试验研究

产品特点

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▍特殊巧妙的荷载单位设计结构，使得路面不平的情形下加载轮对地荷载依然是稳固的

▍装备有外地手动和远程自动两种控制方法，在远程模式下软件可以纪录装备高度，情形温度，路面温度和蹊径内部温度及加载速率、次数等信息

▍装备设置有胎压监测系统，在爆发爆胎或者胎压缺乏的情形装备自动警报并�；�

▍装备有多种试验方法，可以在现实蹊径上举行试验，也可以使用设置的大尺寸震惊轮碾成型机，在实验室内成型试验蹊径举行试验，或者在现实蹊径上取芯，将芯样安排在实验室底座内举行试验，或者直接将现实蹊径取样到实验室内举行试验

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