T0719—2011瀝青混合料車轍試驗(yàn)

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(jì)時(shí)的高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)使用，也可用于現(xiàn)場瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)。

1.2車轍試驗(yàn)的溫度與輪壓（試驗(yàn)輪與試件的接觸壓強(qiáng)）可根據(jù)有關(guān)規(guī)定和需要選用，非經(jīng)注明，試驗(yàn)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(yàn)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(bào)告中注明。計(jì)算動穩(wěn)定度的時(shí)間原則上為試驗(yàn)開始后45~60min之間。

1.3本方法適用于按T0703用輪碾成型機(jī)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(shí)際情況由試驗(yàn)確定。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1車轍試驗(yàn)機(jī):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(yàn)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(yàn)輪:橡膠制的實(shí)心輪胎，外徑200mm，輪寬50mm，橡膠層厚15mm。橡膠硬度國際標(biāo)準(zhǔn)硬度）20℃時(shí)為84±4,60℃時(shí)為78±2。試驗(yàn)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(yùn)行方式。

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

2.1.3加載裝置:通常情況下試驗(yàn)輪與試件的接觸壓強(qiáng)在60℃時(shí)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(qiáng)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(jìn)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(jì)。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(yàn)機(jī)必須整機(jī)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(shí)恒溫室還應(yīng)有至少能保溫3塊試件并進(jìn)行試驗(yàn)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(yàn)溫度。

2.3臺秤:稱量15kg,感量不大于5g。

3方法與步驟

3.1準(zhǔn)備工作

3.1.1試驗(yàn)輪接地壓強(qiáng)測定:測定在60℃時(shí)進(jìn)行，在試驗(yàn)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(yàn)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(qiáng)。當(dāng)壓強(qiáng)不符合0.7MPa±0.05MPa時(shí)，荷載應(yīng)予適當(dāng)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(yàn)試塊。在試驗(yàn)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(dāng)直接在拌和廠取拌和好的瀝青混合料樣品制作車轍試驗(yàn)試件檢驗(yàn)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)或混合料生產(chǎn)質(zhì)量時(shí)，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(dá)試驗(yàn)室制作試件。如果溫度稍有不足，可放在烘箱中稍事加熱（時(shí)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(yàn)結(jié)果僅供參考,不得用于評定配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。

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(xiàng)物理指標(biāo)。

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

3.2試驗(yàn)步驟

3.2.1將試件連同試模一起，置于已達(dá)到試驗(yàn)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(yàn)輪不行走的部位上，粘貼一個(gè)熱電偶溫度計(jì)（也可在試件制作時(shí)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(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺上，試驗(yàn)輪在試件的中央部位，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(yàn)機(jī)，使試驗(yàn)輪往返行走，時(shí)間約1h，或最大變形達(dá)到25mm時(shí)為止。試驗(yàn)時(shí)，記錄儀自動記錄變形曲線(圖T0719-2)及試件溫度。 

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

圖T0719-2 車轍試驗(yàn)自動記錄的變形曲線 

4計(jì)算

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

當(dāng)變形過大，在未到60m111變形已達(dá)25mm時(shí)，則以達(dá)到25mm(d₂）的時(shí)間為t₂，將其前15min為t₁，此時(shí)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(jì)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(shí)間t₁的變形量（mm);

d₂——對應(yīng)于時(shí)間t₂的變形量（mm);

C₁——試驗(yàn)機(jī)類型系數(shù)，曲柄連桿驅(qū)動加載輪往返運(yùn)行方式為1.0;

C₂—-試件系數(shù)，試驗(yàn)室制備寬300mm的試件為1.0;

N—試驗(yàn)輪往返碾壓速度，通常為42次/min。

5報(bào)告

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

5.2試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)注明試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)輪接地壓強(qiáng)、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(yàn)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(jìn)行了研究，并提出以此作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)手段。因此，在1993年的規(guī)程修訂時(shí)增加了車轍試驗(yàn)的方法，該試驗(yàn)法是參照日本道路協(xié)會鋪裝試驗(yàn)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(jī)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了修訂。

瀝青混合料的車轍試驗(yàn)是試件在規(guī)定溫度及荷載條件下，測定試驗(yàn)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(yàn)。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(yàn)方法的介紹和說明。

車轍試驗(yàn)是瀝青混合料性能檢驗(yàn)中最重要的指標(biāo)。車轍大小除受混合料自身影響外，與荷載、溫度、時(shí)間（含車速）的關(guān)系也很大。根據(jù)2002年NCAT試驗(yàn)路的觀測，車轍發(fā)生在路面連續(xù)7d的平均最高氣溫在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(shí)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(jìn)行試驗(yàn)同樣重要，而原方法中標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)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(shí)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(jìn)試模里，試件尺寸小了，在試驗(yàn)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(shí)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。現(xiàn)場切割試件的建議尺寸是否合適要通過試驗(yàn)確定，同時(shí)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(yàn)溫度和壓強(qiáng)。提出了標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為60℃,根據(jù)氣候條件可以采用70℃或其他溫度;輪壓標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行車轍試驗(yàn)時(shí)應(yīng)按照試驗(yàn)規(guī)程的要求進(jìn)行。

車轍試驗(yàn)方法和設(shè)備對試驗(yàn)結(jié)果有很大的影響。國際上車轍試驗(yàn)機(jī)的類型很多，如美國車轍試驗(yàn)方法就有兩個(gè)，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(yàn)方法就更多，統(tǒng)一的歐盟標(biāo)準(zhǔn)就有特大型（輪胎寬度為11cm)、大型（輪胎寬度為8cm，相當(dāng)于法國LPC設(shè)備）和小型車轍儀（輪胎寬度為5cm,相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)前言部分指出不要采用鋼輪車轍儀，這相當(dāng)于排除了漢堡車轍儀，因?yàn)闈h堡車轍儀采用鋼輪而不是無花紋的橡膠輪胎。鋼輪試驗(yàn)時(shí)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(shí)心橡膠輪胎，相比較而言試驗(yàn)條件更加接近實(shí)際荷栽狀況，其原理都基本相當(dāng)，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(yàn)條件差異較大。以上試驗(yàn)設(shè)備、方法各有各的特點(diǎn)，作為研究使用都還可以，但荷栽、溫度等試驗(yàn)條件不同，試驗(yàn)結(jié)果也不一樣。我國的車轍試驗(yàn)是在溫度6(℃C、荷栽0.7MPa、速率42次/min標(biāo)準(zhǔn)條件下試驗(yàn)的，工程發(fā)生車轍的實(shí)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(yàn)所解決不了的。而不同的溫度、荷栽、車速與標(biāo)準(zhǔn)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(gè)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(yàn)、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(biāo)，實(shí)際情況并非如此。目前，各規(guī)范中車轍試驗(yàn)評價(jià)瀝青混合料的指標(biāo)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(yàn)規(guī)定運(yùn)行20000次，測量總變形量，并計(jì)算螺變斜率（creep slope)、剝落斜率（stripping slope),甚至剝落變形拐點(diǎn)（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(diǎn)是用來評價(jià)瀝青混合料的抗水損壞性能的，只有蠕變斜率用來評價(jià)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(yàn)指出：“很多單位采用蠕變斜率來評價(jià)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(jià)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(shí)即使車轍達(dá)到20~30mm也不會出現(xiàn)剝落變形點(diǎn)；剝落變形點(diǎn)和剝落變形斜率是較好的評價(jià)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(jìn)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(yàn)方法只是檢驗(yàn)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，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(yàn)的剝落變形點(diǎn)10000次變形小于4mm,20000次變形小于10mm，這些都是評價(jià)瀝青混合料高溫條件抗水損壞能力的指標(biāo)，而非評價(jià)其抗高溫車轍變形能力對于APA試驗(yàn),AASHTO TP63-07中規(guī)定主要測定8000次的最大變形。值得注意的是,APA總變形量不包括初始運(yùn)行25次變形量，這就導(dǎo)致最后測量的變形量與試件的實(shí)際變形量存在較大的差異₃美國一些州對于APA試驗(yàn)實(shí)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(jià)瀝青混合料的車轍性能。

澳大利亞試驗(yàn)方法中采用兩個(gè)指標(biāo)——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(yàn)方法附錄中指出，采用變形斜率來評價(jià)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(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)主要有3個(gè)指標(biāo)：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(biāo)，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(shí)際上就是我國所說的動穩(wěn)定度，是同一個(gè)概念,計(jì)算方法也一致，只是計(jì)算所取的點(diǎn)或者時(shí)間有差異。由以上情況可見，各國的車轍試驗(yàn)方法均有差異，一般認(rèn)為變形斜率是最為可靠、最為常用的指標(biāo)，因此我國的車轍試驗(yàn)不采用總變形，而采用動穩(wěn)定度指標(biāo)。

另外，有入認(rèn)為配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)到了規(guī)范指標(biāo)，路面就不應(yīng)該發(fā)生車轍等損壞了。配合比設(shè)計(jì)“檢驗(yàn)”指標(biāo)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(jì)合理的情況下它可能達(dá)到的水平，是檢驗(yàn)配合比及最佳油石比設(shè)計(jì)是否合理的指標(biāo)。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(rèn)識這些指標(biāo)的重要性，并應(yīng)按規(guī)范的要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)。

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

車轍試驗(yàn)的溫度應(yīng)能反映夏季高溫的路面溫度：本試驗(yàn)法依照我國絕大多數(shù)地區(qū)的溫度條件，試驗(yàn)溫度為60℃±1℃，但是實(shí)際試驗(yàn)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(jìn)行試驗(yàn)同樣對試驗(yàn)輪與試樣的接觸壓強(qiáng)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(qiáng)大小進(jìn)行配合比的檢驗(yàn)，接觸壓強(qiáng)具體選擇多大根據(jù)需要確定。

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

整個(gè)車轍試驗(yàn)機(jī)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(yàn)完成。恒溫室可以用保溫材料砌筑。有的試驗(yàn)機(jī)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(yàn)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(yàn)結(jié)果是不合適的。本次修訂強(qiáng)調(diào)恒溫室應(yīng)具備足夠的空間，用于保溫試件和進(jìn)行試驗(yàn)。對試件的保溫不少于5h,也不得超過12h。

本試驗(yàn)方法作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)指標(biāo)，試驗(yàn)時(shí)有一點(diǎn)很重要，即試件必須是新拌混合料配制的，在現(xiàn)場取樣時(shí)必須在尚未冷卻時(shí)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(jià)合格與否的依據(jù)。