第６期（总第２１３期） 山西交通科技 ２０１ １年１２月 ＳＩｔＡＮＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ＆Ｔ基 塾ＮＱ ￡ Ｑ ！三！ ＮＯ．６ Ｄｅｃ．
？ … 沥青混凝土三轴静态蠕变车辙预估研究
王瑞林 ，袁光权２
（１．山西省交通科学研究院，山西 太原０３０００６；２．中交公路规划设计院有限公司，北京１０００８８）
摘要：通过对沥青混凝土车辙的分析，车辙与沥青混凝土内因组成材料性能、温度及外因
行车速度、行车荷载都有关系，运用三轴静态蠕变试验Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ来统一表征了沥青混合料复
杂的材料性能，并与行车速度、路面各亚层温度、作用次数建立关系，进行车辙深度的预估，最
后经验证，回归结果精度高，除间断级配沥青混合料ＳＭＡ外，可以用于预估沥青混合料的车辙
深度。
关键词：车辙；预估；三轴；静态；蠕变；Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ
中图分类号：Ｕ４１６．０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６－３５２８（２０１ １）０ １－０３
目前，分析沥青混合料高温稳定性的方法有车
辙试验，单轴静载、动载、重复试验，三轴静载、动载、
重复试验，单轴静态蠕变试验，三轴静态蠕变试验。
车辙试验是最常用的沥青混合料高温稳定性的评价
方法，但最终结果不能表现沥青混合料随时间的变
形机理，所以采用车辙试验方法研究沥青混合料力
学特性显然是不能满足要求的。为了能更准确地确
定沥青混合料在重载车辆爬坡时车速较慢、作用时
间长的效果，三轴蠕变试验可以模拟沥青混合料在
力的作用下发生蠕变破坏的全过程，本文选用三轴
静态蠕变试验进行评价沥青混合料的高温稳定性性
能，在试验中施加围压，能更好地模拟路面现场的受
力状态，并能防止试验过程中试件过早破坏。因此，以
此结果Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ进行预估沥青混凝土车辙变形旧。
１原材及混合料类型选择
本次试验使用石灰岩，ＡＨ一７０号基质沥青，５％
ＳＢＳ改性沥青，６种混合料分别为Ｓｕｐ２０粗型改性
沥青混合料，Ｓｕｐ２０粗型基质沥青混合料，Ｓｕｐ２０细
型改性沥青混合料，Ｓｕｐ２０细型基质沥青混合料，
Ｓｕｐ１３改性沥青混合料，ＳＭＡ１３改性沥青混合料，
Ｓｕｐ２０粗型改性沥青混合料和Ｓｕｐ２０粗型基质沥青
混合料选用同一级配曲线，Ｓｕｐ２０细型改性沥青和
Ｓｕｐ２０细型基质沥青选用同一级配曲线，ＳＭＡ１３和
Ｓｕｐｌ３选用不同的级配曲线。本次设计的配合比并
不是用于实际路面的生产铺筑，只是为了评价沥青 混合料高温性能的相互关系。所以配合比的设计有
一定的目标性。
Ｓｕｐ２０粗型在２．３６ ｍｍ细集料部分靠近下方控
制点，４．７５ ｍｍ通过率小于４５％，是粗型级配；ｓｕｐ２０
细型靠近限制区下方，４．７５ ｍｉｔｔ通过率等于４５％，介
于粗型和细型级配之间。级配设计油石比如表１。
表１不同类型沥青混合料设计油石比 Ｉ 沥青 ｌ Ｓｕｐ２０粗型ｌ Ｓｕｐ２０细型ｌ Ｓｕｐｌ３ Ｉ ＡＭＡ１３ 『改性沥青Ｉ ４．５ ｌ ３．８ Ｉ ５．５ Ｉ ６．５ 【基质沥青ｌ ４．７ Ｉ ３．７ Ｉ — ｆ 一
２三轴静态蠕变试验
三轴静态蠕变（流动时间Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ）试验，在规
定的试验温度下，对试件施加一恒定的轴向压力，同
时测定相应时间时的轴向应变，应变的变化率再次
开始增大那点的时间就是流动时间Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ ）。
流动时间定义为轴向应变最小变化率所对应的时
间。
由于沥青混合料的性能受包括集料、沥青及不
同温度等参数的影响，如一一进行分析无疑是不现
实的，所以运用一个指标进行全面替代混合料材料
性能是车辙预估参数选择的准旨 本文对６种沥青
混合料选用６Ｏ℃，２００ ｋＰａ围压条件下，压头大小：
直径１００ ｍｍ，加压大小：。０．７ ＭＰａ，进行三轴静态蠕
变试验，变异系数要求小于２０％。并运用６种混合
料进行车辙试验。试验结果如图１及表２（第４２页）。
收稿日期：２０１ｌ－０７—０５；修回日期：２０１１一Ｏ８—２Ｏ
作者简介：王瑞林（１９８２一 ），男，山西河曲人，助理工程师，工学硕士，２００９年毕业于重庆交通大学材料学专业； 袁光权（１９８Ｏ一 ），男，安徽肥东人，工程师，工学硕士，２００８年毕业于重庆交通大学道路与铁道工程专业。
・４２・ 山西交通科技 ２０１１年第６期
盲 ● ＼ 魁 般 穗 擦
１００ １８０ ２００ ２ｆ ３００ ３６０ ４０ｏ ４６０ ５０ｏ １∞１６０ ２００ ２６０ ３００ ３６０ ４００ ４６０ ６００ 流动时问／ｓ 流动时间／ｓ 圈１流动时闻与动稳定度和车辙总变形的关系
裹２ ６种沥青混合料凡、动靛度豆车辙变形量｜宣果
拟合 动稳定度 车辙１ ｈ 级配类型 均值 标准差 变异系蔓ｉ ￣，／ｍｍ 变形量 Ｂ ｌＩｍ ３ ’５魏 Ｓｕｐｌ３ ４４５．５ ４９１．３ ６４．７ ９．２ ７ ３８８ １．０ｏ５ ５３７．０ ２４５．５ ＳＭＡ１３ ２３０．０ ２４６．２ １６．５ ６．７ ６ ８６２ １．１７８ ２６３．０ ９ Ｓｕｐ２０细型改性 ４５９．０ ４３８．６ ２８．８ ６．６ ５ ９１２ ２ Ｄ３７ ４１８．２ ４１．３ Ｓｕｐ２０粗型改性 哪蠡 ４２５．８ ２２．０ ５．２ ４ ５４２ ２４４９ ＿ ４１０．２ ２７０．４ Ｓｕｐ２０细型基质 ３０４．６ ２８７．５ ２４．２ ８－４ ｌ ４６７ ３．８７５ ２０７．９ １１４．０ Ｓｕｐ２０粗型基质 １２２．６ １２．１ ９．９ ９２６ ５．６７６ １３１．１
注：表中阴影部分表示因偏差较大而舍弃的试验结果。 从图１及表２可以看出，除间断级配的
ＳＭＡ １ ３，本试验方法可以很好地评价连续级配沥青
混合料的流动变形特征，动稳定度与凡呈很好的幂
指数关系，车辙形量与 呈很好的线性关系，并且
相关性很高。
３车辙预估模型的建立
车辙预估涉及的参数有很多，影响车辙变形的
主要因素，如：行车荷载、行车速度，温度、材料性能、
路面结构特性等Ｄｌ，本文认为，车辙模型不是越复杂
越好，参数过少不能反映沥青混合料的性能，过多参
数又不利于使用数据的采集，所以本文在层状体系
理论的基础上使用标准荷载车辆、行车速度，对沥青
路面不同深度处温度、车辆作用次数、三轴静态蠕变
Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ进行回归。
总结上面特征和大量分析，本文初步提出一种
新的车辙预估模型概念四：
ＲＤ＝ｆ（Ｆｔ，Ｎ，Ｔ， ）， （１）
式中：ＲＤ为车辙变形量，ｍｍ；Ｆｔ为流动时间，ｓ；Ｊ７、ｒ为 荷载作用次数，次；Ｔ为路面温度，℃；ｔ，为行车速度，
ｋｍ／ｈ。
车辙变形量与ｎ呈很好的线性关系，同济大学
苏凯博士阿证明，车辆荷载作用次数Ｊ『ｖ和相应亚层
的实际温度 与车辙变形量呈现很好的幂指数关
系，行车速度与车辙变形量呈反比关系，并且车辙总
变形与行车速度的关系为：ＲＤ与 ｏ．成正比，相当
于车速为６０ ｋｍ／ｈ的关系。
Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ ）车辙预估模型进一步变为：
ＲＤ：窆△ＲＤｉ：羔陋・ ）・ ・Ⅳ ・ 柏】．
ｉ—ｌ ｔ ｌ 一 本文采用ＳＰｓＳ（Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅ
Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ）统计分析软件对参数进行非线性回归拟
合【习。通过室内车辙试验的车辙即时变形量与各参数
的回归，车辙预估系数结果如表３。
裹３ Ｆｌｏｗｔｉｍｅ预估模型参数结果 Ｉ应 平ｌ ｌ Ｉ Ｉ岛Ｉ Ｒ２
ｌ ０．７ Ｉ－０．９６５ ｌ一５６０．５５９Ｉ ２．５１２ ｌ ０．４６４ ｌ ｏ．１３７ ０．９７８
预估结果相关系数达到０．９７８，精度很高，Ｆｌｏｗ
ｔｉｍｅ车辙初步预估模型如下：
ＲＤ＝∑ＡＲＤｉ＝∑［－ｏ．９６５・（ 一５６０．５５９）・ ｌ＝１ ｉ＝ｌ ｌ２． ．盟＋ｏ．１３７］． ｔ， Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ车辙预估模型在不同种类型混合料，
同一碾压速度（车辙试验行驶速度），同一温度下的
预估模型（恒温６０℃）下预估而成的，速度和温度
因子则为常量，并没有起到车辙预估影响因子的作
用，所以本预估模型只是一个模型框架，有待进一步
回归。
４模型验证
本文选用Ｓｕｐ２Ｏ细型改性沥青混合料进行验证
试验，试验以室内车辙试验即时车辙变形量与预估
模型的曲线进行对比。试验结果如图２（第４３页）。 ６ ６ ４ ３ ２ １ 量＼一碘 ｔＩ＿【
２０１１年第６期 王瑞林，等：沥青混凝土三轴静态蠕变车辙预估研究 ・４３・
昌 ＼ 毯 翳 捧 卅
车辙作用次数／次
图２车辙验证试验结果 从图２可以看出，用 进行车辙预估结果和实
测结果基本重合，说明本文的车辙预估模型是可靠
的，并有较高的精度。对连续级配可以通用，但对间
断级配ＳＭＡ是不适用的。
Ｓ结论
ａ）本文通过大量试验，运用沥青混合料的三轴
静态蠕变试验结果来代替沥青混合料材料性能指
标，从而不必对沥青混合料原材逐个进行分析。
ｂ）本文通过三轴静态蠕变结果与动稳定度与车
辙总变形关系分析，表明除间断级配ＳＭＡ外，动稳
定度与 呈很好的幂指数关系，车辙变形量与凡
呈很好的线性关系，并且相关性很高。 ｃ）提出了车辙预估模型结果，Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ和车辙
变形量呈良好的指数关系，并结果精度很高。
ＲＤ＝∑ＡＲＤ ∑卜０．９６５・（Ｆｔ－５６０．５５９）・ ｉ １ ｉ＝１． ２ ． ＋０．１３７］． ’
ｄ）通过验证，室内车辙板的车辙即时变形量与
车辙预估结果基本一致，表明结果可信度高，但在预
估过程中行车速度、温度为定值，所以有待进一步对
预估公式进行修正。
参考文献：
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Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｕｔ Ｐｒｅｄｉｃｔｉ０ｎ ０ｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｈｒｅｅ Ａｘｉｓ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｒｅｅｐ
ＷＡＮＧ Ｒｕｉ・－ｌｉｎＩ，ＹＵＡＮ Ｇｕａｎｇ－ｑｕａｎ２
（１．Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｈｉｇｈｗａｙ Ｐｌａｎｎｉｎｇ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｉｎａ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １Ｏ０ｏ８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｒｕｔ，ｒｕｔ ａｎｄ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｔｒａｆｆｉｃ ｌｏａｄ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｕｎｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｂｙ ｔｈｒｅｅ ａｘｉｓ ｓｔａｔｉｃ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ（Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ）ｅｔｃ．ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｕｔ ｄｅｐｔｈ ０ｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｕｔ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｔｈｔｅｅ ａｘｉｓ；ｓｔａｔｉｃ；ｃｒｅｅｐ；Ｆｌｏｗ ｔｉｍｅ
（上接第４ｏ页）
分预估农村公路养护工程造价，又便于一线造价人 员对公路养护工程造价进行计算，是摆在全省以至参考文献：
全国同行面前的一个值得探究的课题。 【１】浙江省交通厅公路管理局．聊叮３— ６ 护技术 规范 】．北京：人民交通出版社，１９９６．
Ｔｈｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｑｕｏｔａ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｏｆ Ｒｏｕｔｉｎｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｆｏｒ Ｒｕｒａｌ Ｒｏａｄｓ
ＤＡＮＧ Ｌｏｎｇ
（Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｕｏｔａ Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｔａｉｙｕａｎ，Ｓｈａｎｘｉ ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ｒｕｒａｌ ｒｏａｄｓ。ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｇｕｉｄｉｎｇ ｉｄｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒｏｕｔｉｎｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ｑｕｏｔａ ｆｏｒ ｒｕｒａｌ ｒｏａｄｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ；ｒｏｕｔｉｎｅ；ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ；ｑｕｏｔａ；ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ＆ 幺Ｌ Ｌ
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