抗车辙剂改性沥青混合料技术性能研究(2)

的强度，也无自由水浸入沥青面层内部，则沥青路面在设计使用年限内不会产生剪切变

形而进入第三个阶段。在这种情况下，只要基层是坚固的，就不会产生严重的车辙【２９１。

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图１．２沥青路面在反复轮载下车辙变形的过程

通过大量的国内外试验和实际观察，得出影响沥青混合料路面车辙深度的主要因素

有：

（１）沥青路面结构和沥青混合料本身的内在因素，内因主要包括沥青混合料的强

度和沥青面层厚度。

①沥青混合料的强度取决于材料内摩擦力和粘结力，可以用Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ（莫尔一库伦）方程说明沥青和矿料对沥青混合料的抗剪能力的影响［７１：

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抗车辙剂改性沥青混合料技术性能研究

长安大学硕士学位论文

ｆ

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式中：ｆ——沥青混合料的抗剪切强度：

卜沥青或沥青填料的粘结力；

１５＂——沥青混合料所受的正应力；够——内摩擦角。

内摩擦角和集料形状、表面纹理深度、天然含砂量、破碎颗粒含量、最大粒径、沥青用量、沥青混合料的级配、密实度等有密切关系。粘结力和沥青的性质、用量、温度

敏感性、针入度和粘度、填料、沥青与碎石的粘结力等有密切关系。

②对沥青路面的厚度而言，经过大量的研究实验表明：沥青面层厚度对于车辙深度有明显影响，在２５ｃｍ厚度内随着厚度增大而加深，超过２５ｃｍ则基本不会再随厚度而增大，一般高级路面采用１５ｃｍ左右厚度的沥青面层已经足够，超厚时反而可能加大车辙变形。

（２）外因：主要由气候和交通条件决定。

①气候条件：主要是路面温度以及气温和日照强度等。

②交通条件：车辆荷载大小种类、交通量、道路渠化程度、车载作用时间和水平

力等。

目前，国内外将沥青路面的车辙普遍分为三种类型【２】：

又叫流动型车辙，是目前研究的主要对象。在高温条件下，车轮碾压的反复作用，荷载产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断累积形成。这种车辙在荷载的中心位置产生下洼变形，材料从荷载下压挤向车车辙两侧，并向上膨起，对于主要行驶双向车的断面，车辙断面成ｗ型。

由于荷载作用超过路面各层的强度，沥青面层以下包括路基在内的各结构层产生永

久变形。这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成浅盆状的Ｕ字型（凹型）。

沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断的磨损而形成的车辙为磨损性车辙。在冬季，面层受到汽车带钉轮胎和带链轮胎的磨耗，易形成的磨损型车辙。

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第一章绪论

在这三种类型车辙中以失稳型车辙最为严重，其次为磨损型车辙。原因在于我国大多数沥青路面采用以水泥或石灰粉煤灰稳定粒料做基层，和类似半刚性材料底基层，这些材料的特点是强度和模量都相当高，因此结构型车辙形成的可能性较低。虽然我国北方地区在冬季路面积雪时使用防滑链，有时会产生磨损型车辙，但影响程度有限，因此

主要还是由于沥青混合料抗剪强度不足而产生的失稳性车辙。

１．３车辙病害国内外研究概况

国际上在１９７６年，由ＴＲＢ发起的关于沥青路面车辙讨论年会上，特别强调车辙深度预测和用于定义沥青混合料特性的试验方法。１９８７年，Ｅｉｓｅｎｍａｎｎ报告指出，车辙的初期阶段主要是沥青混合料的压密变形造成的，而在此之后，压密完成，车辙是由混合料的流动产生的。１９９９年，Ｓｌｌｉｅｌｄｓ建立了沥青路面的非线性粘弹性低温应力松弛模型。２００３年，美国ＡＡＳＨＴＯ和ＴＲＢ提出了几种新建和改建沥青路面的车辙预估模型，在路面设计中考虑了车辙的因素，以车辙深度作为控制车辙的指标。

在我国，徐世法、朱照宏利用蠕变实验对沥青混合料的高温变形特性进行了分析，提出了一种有效表征沥青混合料变形特性的流变学模型，建立了一种高等级道路沥青路面车辙的预估方法；黄晓明、张晓冰和邓学钧对沥青路面车辙进行了环道实验研究，提出了不同保证率下的车辙预估模型；张登良等通过实验对高等级道路沥青路面车辙进行了研究，以粘弹性层状体系理论和流变学模型分析为基础，结合沥青混合料的变形特性，提出了包括层减薄量和侧向隆起高度的车辙深度预估方程。

另外，据日本，美国等工业发达国家的资料显示，由于车辙引起的路面破坏所占的比例有越来越大的趋势。２０世纪７０年代由美国ＡＡＳＨＴＯ发起的，在各州作进行的路面损坏调查表明，在州际公路和干线公路上，由车辙所致的路面损坏比例约为３０％。２０世纪８０年代，日本由车辙所引起的路面损坏比例高达８０％。在我国的高等级公路和城

市道路中路面的车辙也日趋严重。据不完全统计，在高等级公路维修原因中，车辙病害发生比率高达８０％以上，可见问题的严重性。

由于车辙严重影响道路的使用性能，同时也是各国普遍存在的道路损坏形式。所以

各国在车辙方面都做了大量的科研工作，但均没有彻底解决这一问题。

沥青路面车辙是由多方面原因引起的，往往是由多种因素的综合作用而产生的。因此在

防治车辙的对策上，也并非采取某种措施就能解决问题，只有综合采取措施才能收到好

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的效果。国内外提高沥青混合料抗车辙能力的方法很多，着眼点主要集中在矿料级配的改善、沥青胶结料性能的提高以及在混合料中掺加外加剂的方式等。

１、矿料级配的改善

有研究认为，沥青混合料的性能，矿料的因素占６０％，而沥青仅占４０％。就矿料因素方面，矿料的级配又有重大的影响。现在在大多数场合下，都是采用的连续级配，开级配或间断级配道路的沥青面层都采用粗粒式沥青混凝土作为承重层。在特别炎热的地区，甚至采用粗粒式沥青混凝上作为面层。

尤其是近年推广应用的沥青马蹄脂碎石（ＳｔｏｎｅＭａｓｔｉｃＡｓｐｈａｌｔ，简称ＳＭＡ）

是一

种热拌热铺的间断级配骨架密实型沥青混合料，具有与其他混合料不同的结构性能特点。在材料结构组成上，主要特点是三多一少，即粗集料多，矿料多，

沥青用量多，

细集料含量少，并掺有纤维稳定剂以防止沥青析漏，对混合料组成材料质量性能要求很

高。粗集料含量高能形成相互嵌挤的骨架，而由细集料、矿料和纤维稳定剂形成的沥青

玛蹄脂含量充分足以填充粗集料的剩余孔隙，使之形成一种骨架一密实型结构。由于ＳＭＡ

混合料特殊的材料结构特点，该混合料具有优良的路用性能。

因为ＳＭＡ粗集料多形

成骨架，又有良好的沥青混合料（一般需要采用改性沥青）作保障，所以高温稳定性优越；较多的矿料和沥青采用纤维稳定性，形成的沥青玛蹄脂具有良好的粘结作用，其突出的柔性和韧性使ＳＭＡ混合料低温变形能力强，尤其采用改性沥青后，低温性能进一步加强；在较低的空隙率和粘结性能优越的玛蹄脂作用下，耐水害和耐老化等性能均

有显著改善Ｉ引。

ＯＧＦＣ英文称Ｏｐｅｎ

ＧｒａｄｅｄＦｒｉｃｔｉｏｎ

Ｃｏｕｒｓｅ，是一种多孔式排水性沥青混合料，它具

有较大的空隙率。由于这种路面结构为多空隙的嵌挤型骨架结构，提高了路面抵抗车辙变形的能力 …… 此处隐藏：2671字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……