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沥青混合料车辙试验检测

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发布时间：2025-05-30 14:39:30 更新时间：2025-05-29 14:39:30

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

沥青混合料车辙试验检测概述

车辙是沥青路面在行车荷载反复作用下产生的带状永久变形（凹陷），是沥青路面最常见、最具破坏性的病害形式之一。它不仅严重影响路面的平整度和行车舒适性、安全性，还会加速路面的其他破坏。因此，准确评估沥青混合料抵抗车辙变形的能力（即高温稳定性）对于保证路面长期使用性能至关重要。沥青混合料车辙试验（Rutting Test）就是一种在实验室条件下，利用轮碾压实成型试件或从路面钻取（或切割）的芯样，模拟实际车轮荷载作用，通过测量其在规定温度、荷载和碾压次数下产生的永久变形量（车辙深度）或计算其动稳定度（DS），来科学评价沥青混合料高温抗变形能力的标准化试验方法。该试验能有效反映混合料在高温、重载交通条件下的性能表现，是沥青混合料配合比设计和质量控制的核心检测项目之一。

检测项目

沥青混合料车辙试验的核心检测项目是测定其高温抗永久变形能力，主要通过以下两个关键指标来表征：

动稳定度 (Dynamic Stability, DS)： 单位：次/mm。这是车辙试验最重要的评价指标。它定义为试验轮每行走1mm（或产生1mm车辙变形）所需要的碾压次数。DS值越大，表明混合料抵抗高温车辙变形的能力越强，高温稳定性越好。
永久变形量 (Rutting Depth)： 单位：mm。指在规定的试验轮碾压次数后（通常为试验结束时刻），试件表面产生的凹陷深度（车辙深度）的最大值。变形量越小，表明抗车辙性能越好。

部分标准或研究也会关注变形发展曲线（如45分钟、60分钟时的变形量），或计算某个特定碾压次数区间（如第40分钟到第60分钟）的平均变形速率（mm/min）。

检测仪器

进行沥青混合料车辙试验的核心设备是车辙试验仪（Rutting Tester），其主要组成部分包括：

试验台与试模： 用于放置和固定标准尺寸（通常为300mm x 300mm x 50mm）的沥青混合料板状试件。
恒温环境箱： 提供并维持试验所需的高温环境（通常为60℃±0.5℃或根据设计要求设定其他温度）。箱体需具备良好的保温隔热性能和温度均匀性。
加载系统：
- 试验轮： 通常为实心橡胶轮（如充气压力0.7MPa的橡胶轮），宽度50mm，直径200mm。轮轴需能自由转动。
- 加载装置： 通过杠杆或液压系统对试验轮施加规定的垂直荷载（标准试验通常为0.7MPa的接地压强）。
往复运动机构： 驱动试验轮在试件表面以恒定速度（标准为42次/min ± 1次/min，即单程约230mm的距离，往返一次为一次碾压）进行往返直线碾压运动。
位移测量系统： 高精度（通常分辨率0.01mm）的位移传感器（如LVDT）。通常至少有一个传感器安装在试验轮轴上，实时测量试件表面在碾压过程中产生的变形（车辙深度）。更先进的设备可能有多个传感器测量不同位置。
数据采集与控制系统： 用于设定试验参数（温度、碾压次数、荷载）、控制试验过程、自动采集位移数据、计算并输出试验结果（车辙深度曲线、动稳定度值等）。

此外，还需要配套的沥青混合料试件成型设备（如轮碾成型机）和切割工具（用于制备芯样）。

检测方法

沥青混合料车辙试验的标准流程主要包括以下步骤：

试件制备：
- 按照目标配合比拌制沥青混合料。
- 使用轮碾成型机（或其他符合标准的方法）在室温下将混合料碾压成型为尺寸为300mm长 × 300mm宽 × 50~100mm厚（常用50mm）的标准板状试件。也可从铺筑好的路面现场钻取或切割符合尺寸要求的芯样。
- 试件在室温下冷却脱模后，需在规定的试验温度（通常为60℃）下保温不少于5小时（具体时间参照标准，确保试件内部温度均匀）。
仪器准备：
- 开启恒温箱，预热至规定的试验温度（通常60℃±0.5℃），并保持稳定。
- 将试验轮置于试件表面，调整加载系统，使试验轮对试件施加规定的接触压强（标准为0.7MPa）。
- 安装并标定位移传感器，使其初始读数为零（或记录初始位置）。
试验过程：
- 启动往复运动机构，试验轮以42次/min的频率在试件表面进行往返碾压。
- 数据采集系统连续或按设定间隔（如每分钟）自动记录车辙变形量（位移传感器读数）。
- 标准试验通常持续碾压60分钟（或达到最大设定次数，如2520次），或直至变形量达到预设限值。
数据处理与结果计算：
- 绘制车辙深度（变形量）随时间（或碾压次数）的发展曲线。
- 计算动稳定度 (DS)： 根据标准规定，通常取变形发展进入相对稳定阶段（如第45分钟和第60分钟，或t1和t2时刻）的变形量d1和d2，以及对应的时间间隔t2-t1（单位为min）或碾压次数差N2-N1。公式为：DS = (N2 - N1) * C / (d2 - d1) 。其中C为系数，当t2-t1=15min时，C=42（次/min）*15(min) = 630。最终结果单位为“次/mm”。
- 记录永久变形量： 试验结束时的最大车辙深度（mm）。

检测标准

沥青混合料车辙试验有严格的国内外标准规范其操作流程和结果评定，主要标准包括：

中国标准：
- JTG E20-2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 - 中 T 0719 “沥青混合料车辙试验” 是国内最权威和常用的标准。规定了试验条件（60℃, 0.7MPa）、试件尺寸（300x300x50~100mm）、试验步骤、数据处理方法（动稳定度计算）等。
国际/国外常用标准：
- EN 12697-22:2020 (欧盟标准) “Bituminous mixtures - Test methods - Part 22: Wheel tracking”。提供了不同的试验模式（空气或水浴中）、温度、荷载选项。
- AASHTO T 324 (美国标准) “Hamburg Wheel-Track Testing of Compacted Hot Mix Asphalt (HMA)”。汉堡车辙试验，通常在50℃水浴中进行，评价指标通常为达到特定变形深度（如20mm）时的碾压次数或剥落拐点。
- ASTM D 7064 / D 7064M (美国标准) “Standard Practice for Open-Graded Friction Course (OGFC) Mix Design”。其附录中包含了使用车辙仪进行OGFC混合料性能评价的方法。

关于结果判定： 不同国家、地区、道路等级和交通量对沥青混合料动稳定度（DS）的要求不同。在中国，根据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，普通沥青混合料DS通常要求不小于800~1200次/mm，改性沥青混合料则要求不小于2400~6000次/mm甚至更高（具体数值依据气候分区和交通等级确定）。永久变形量通常作为辅助评价指标或研究指标。试验结果需与项目设计要求或相关规范规定值进行对比，以判断混合料的高温抗车辙性能是否合格。