沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析
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以上只是笔者在实际试验过程中对车辙试验的 一些看法，试验的本身是要体现与实际情况较好的 相关性。虽然不可能完全模拟路面的实际情况，但 是《T0719 － 1993 沥青混合料车辙试验》还是存在不 少需要改进的地方。
参考文献
［1］JTJ052 － 2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］． ［2］JTJ014 － 97，公路沥青路面设计规范［S］． ［3］张登良，李俊． 高等级道路沥青路面车辙研究［J］． 中国公路学
车辙试验规定： T0703 轮碾成型采用 300mm × 300mm × 50mm； 现 场 切 割 采 用 300mm × 150mm × 50mm。而我国《公路沥青路面设计规范（ JTJ014 － 97） 》推荐的高速公路的沥青层厚度为 12 ～ 18cm，而 我国普遍采用的是 4cm、5cm、6cm 的结构，这与 5cm 的试件总厚度有较大的差距。研究表明： 车辙深度 的 91% 发 生 在 路 面 本 身，其 中 32% 发 生 在 面 层， 14% 发生在基层，45% 发生在底基层； 当基层为刚性 或半刚性时，车辙总量 90% 来自于沥青混合料面层 本身； 即使不考虑基层及以下各层的影响，车辙的深 度也随沥青混合料面层厚度的增加而增加。因此只 用 5cm 厚的试件来模拟整个路面的车辙，显然是不 合适的。同时，现行规范推荐沥青面层的厚度为混 合料最大公称直径的 3 倍，以此推算，例如最大公称 直径为 13mm、16mm 及 20mm 混合料的面层合理厚 度为 40mm、50mm 及 60mm。
用性能，早在 80 年代的相关调查就表明，部分地区 是明显的，它只能是一种工程试验方法，试验结果是
由于车辙造成的路面损害竟高达 80% 。车辙问题 工程指标而不是力学参数，不能用于路面设计，而且
越来越受到国内、外的关注，普遍采用车辙试验来检 其方法本身存在着一些局限性。
验混合料的高温抗变形能力。
2 试验条件的局限性分析
试验规 程 计 算 稳 定 度 的 公 式 采 用 的 是 最 后 15min 的 数 据，确 切 的 说 是 两 个 点： 即 45min 和 60min 的变形量。现行计算方法的最大缺点是： 一 方面容易使理论计算结果和试验结果相背离，甚至 出现稳定度无穷大的情况，如图 1 所示； 另一方面在 试验 时 间 （ 1h ） 内，无 法 评 价 某 些 骨 架 结 构 （ 如 SMA13） 的高温稳定性，从延长试验时间来看，骨架 结构往往其后期（ 大于 1h） 变形比较小，能经受荷载 的长期作用，而保持较好的高温稳定性。试验规程 之所以不用开始阶段的变形，是考虑到开始阶段的 变形一般占总变形的比例比较大，测量误差比较大， 重现性不好； 同时，也是为了消除试件的压密变形。
第9 期
北方交通
·21·
沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析
温志华，刘英勇，陈 刚
（ 沈阳市公路建设股份有限公司，沈阳 110011）
摘 要：现行路面材料设计中，沥青混合料的高温稳定性通过车辙试验的动稳定度参数进行控制。通过对整 个车辙试验过程的总结，分析了试验中试件的尺寸、成型和空隙率控制，以及试验温度、试验荷载等因素对试验结 果的影响； 同时分析了车辙试验技术指标的计算方法，并通过国内外其他车辙试验方法的对比，综合分析了现有规 范车辙试验方法和指标的局限性。
针对不同公称直径混合料的面层实际上应有不 同的厚度，但车辙试验将车辙试件成型厚度统一规 定为 50mm，造成高温稳定性较差的混合料（ 如 AC － 25I） 可能会因在车辙试件中间的一、二块粗骨料 的直接受力而阻碍了试件的变形，从而使得出的动 稳定度指标偏高，而一些高温稳定性较好的混合料 （ 如 SMA － 13） 会因车辙试件厚度太厚，无法形成较 好的骨架嵌挤，造成动稳定度指标偏低。因此，统一 的试件成型厚度使动稳定度指标不能如实反映不同 混合料的高温稳定性，该车辙试验的试件尺寸限制 了集料的最大公称直径应小于 20mm。再者，试件 的平面尺寸影响了混合料内部的应力分布和传递， 一定程度上限制了混合料的塑性流动，与路面的实 际变形过程有差异。 2． 3 试件的成型
确保操作人员熟悉、掌握施工机械设备的性能及操 法使之密实，随后铺设并压实垫层。在整个施工过
作规程。
程中，需保证碎石料不被周围土体污染。
（ 2） 所使用的机械设备要在显著位置悬挂操作
（ 5） 碎石桩施工段落，应在醒目位置立标示牌，
规程牌。规程牌上应标明机械名称、型号种类、操作 标明桩长、桩径、施工状态等内容。
第9 期
温志华等：沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析
·23·
首先实际路面上车辆的行走方向是顺着一个方 向的，但是车辙试验是一种往返运动，这与实际的荷 载行走方向有区别，有研究表明： 往返运动将有利于 混合料的高温性能，从而使混合料的稳定度偏于保 守； 再次，实际路面荷载的作用时间是个瞬态过程， 相对于车辙试验（ 42 次 / min） 要快得多。已有研究 表明： 荷载的作用时间越长，所产生的高温变形越 大，从而使室内车辙试验所得的稳定度偏低。 3 评价指标的局限性分析 3． 1 动稳定度的计算
试 验 规 程 采 用 的 是 标 准 轴 载 100kN，即 0. 7MPa。但是实际调查发现： 我国的车辆趋于重型 化，各主要路线均存在严重的超载、重载现象，远远 超过了 0． 7MPa，甚至达到了 1． 2MPa。相关研究表 明： 当荷载应力从 0． 7MPa 增加到 0． 8MPa 时，可能 造成动稳定度减小约 41% 。可见车辙试验的荷载 已经偏小，已不能客观地评价实际轴载造成的车辙 情况，因此，试验荷载亟待提高。同时，实验室车辙 的加载形式主要是竖向荷载，但是实际路面除了竖 向荷载外，还有水平剪力的影响，且研究表明： 在路 面干燥和清洁的情况下，汽车制动或是换档产生的 水平力相当于竖向荷载的 0． 7 ～ 0． 8，因此，特别是 轴载较大的情况下，水平力是不容忽视的，而室内车 辙试验没有考虑水平剪力的影响。 2． 7 行走速度
关键词：道路工程； 沥青混合料； 车辙； 动稳定度 中图分类号：U416. 03 文献标识码：B 文章编号：1673 － 6052（ 2011） 09 － 0021 － 03
1 概述
1993 》。虽然 该 试 验 方 法 不 需 要 太 精 密 的 设 备，操
沥青混合料的高温稳定性直接影响混合料的路 作方法也不太复杂，容易为工程上接受，但是缺点也
虑这一点，一般采用往返碾压 12 次视为压实。 2． 4 试件空隙率
车辙试 件 是 按 马 歇 尔 标 准 击 实 试 样 空 隙 率 ± 1% 成型的，而路面压实度一般控制在 98% 以上， 即实际空隙率一般在马歇尔空隙率 + 2% ～ 3% 之 间，从而造成车辙试件的成型空隙率与实际路面的 空隙率相差较大，不能反映路面的实际情况，也就不 能真正反映混合料的抗车辙性能。此外，采用轮碾 法成型车辙试件无法精确控制试件的空隙率，导致 车辙试验的试验结果离散性较大。国外相关研究已 开始按实际路面的空隙率成型车辙试件，以提高车 辙试验与实际路面的相关性，值得我们借鉴。 2． 5 试验温度
方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。
Experience Summery of Soft Soil Foundation Treatment with Gravel Pile
Abstract Combined with practical application of gravel pile in Danzhuang Expressway，construction technology of gravel pile and attentions in construction are introduced in detail． Practices show that applying gravel pile is a very feasible and economic method in treatment of soft soil foundation and sand liquefaction foundation，which should be promoted．
报，1995（ 02） ． ［4］沙庆林． 高等级公路半刚性基层沥青路面［M］． 北京： 人民交通
出版社，1998． ［5］孙立军，等． 沥青路面结构行为理论［M］． 上海： 同济大学出版
社，2003．
Analysis of Rutting Test Method of Asphalt Mixture and Index Limitation
试验规程采用的是轮碾法，其方法如试验规程 《T0703 － 1993》所介绍。但是这种方法和实际的路 面碾压成型相差较远，现在高等级公路普遍都采用 多种压路机（ 钢轮压路机、轮胎压路机和振动压路 机） 组合碾压，因此单一Hale Waihona Puke Baidu碾成型的试件和实际的 路面情况出入较大，而且不同的级配所要求的最佳 碾压次数应该是不一样的，但是试验规程并没有考
图 1 动稳定度参数计算图
但是压密变形是车辙的一种形式，否则就不能全面 的评价沥青混合料的高温抗变形能力，这一方面可 以通过改善室内压实方法来加以改进。 3． 2 评价指标
国外的一些车辙试验也各有特点，比如法国中 央道路桥梁研究院使用的车辙仪采用相对变形率代 表沥青混合料在荷载作用下车辙发展全过程，它能 较好地反映沥青混合料在高温下的抗永久变形能 力； 德国的汉堡车辙试验机与英国的相似，不同之处 在于它可以调整试件的厚度，也可以使用圆柱形试 件，而且考虑了水、温的交互作用； 美国乔治亚州沥 青混凝土面层分析仪 APA 的车辙试验利用 8000 次 的总变形量来评价混合料的高温稳定性，同时能够 模拟路面的实际结构。最近又新出现了不但可以用 于沥青混合料的设计验证，也可用于生产和施工中 热沥青混合料质量控制的快速检测的 CPN 车辙仪。 4 结语
我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 2． 1 研究的对象
采用室内小型往复式车辙试验机来进行沥青混合料
车辙就其产生机理来看，主要有失稳型车辙、结
抗车 辙 性 能 试 验，其 具 体 试 验 规 程 为《T0719 － 构型车辙、磨耗型车辙和压密型车辙。但是 T0719 櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏
Key words Gravel pile； Soft soil foundation； Construction； Technology
·22·
北方交通
2011
－ 93 的车辙试验主要的研究对象是失稳型车辙，即 沥青路面结构层在车轮荷载的作用下，由于其抗剪 强度的不足，内部材料的横向流动而产生。忽视了 其它因素对车辙的影响，例如路基强度不足造成的 结构型车辙等。 2． 2 试件的尺寸
向外围或隔排施工。
（ 3） 采用湿法施工，施工场需事先开挖排水系
（ 4） 为保证碎石桩施工质量，碎石用量采用分 统，将成桩过程产生的泥水集中引入沉淀池。定期
桩、分区同时控制。
将沉淀池底部的厚泥浆挖出运送至预先安排的存放
6 小结
地点。
（ 1） 施工前应进行操作及安全培训，持证上岗，
（ 4） 桩顶部的松散桩体需挖除，或用碾压等方
由于直接测量试件内部的温度不太方便，因此 目前较多的是采用量测试件表面的温度来替代试件 内部的温度，但是由于材料的非均匀特性，不但试件 内外的温度有差别，而且就试件内部的温度也不一 样； 而温度对稳定度影响很大，日本的研究表明： 若 温度增加 1℃ ，动稳定度就会降低 15% 左右； 温度降 低 1℃ ，动稳定度就升高 18% 左右。试验规程中容 许试件养生的温度误差是 ± 1℃ ，两个件，在同样符 合条件的情况下，光温度造成的误差就能达到 30% 左右，从而造成试验结果的平行性很差。同时，试验 规程规定试件的养生时间为 5 ～ 24h 均可，该范围过 于宽泛，沥青材料是一种 有 记 忆 的 材 料，19h 的 跨 度，足以造成稳定度的较大差异； 以及考虑到粘弹材 料的时温等效原则，养护的时间范围应该缩小，以提 高平行性。 2． 6 试验荷载
参考文献
［1］JTJ052 － 2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］． ［2］JTJ014 － 97，公路沥青路面设计规范［S］． ［3］张登良，李俊． 高等级道路沥青路面车辙研究［J］． 中国公路学
车辙试验规定： T0703 轮碾成型采用 300mm × 300mm × 50mm； 现 场 切 割 采 用 300mm × 150mm × 50mm。而我国《公路沥青路面设计规范（ JTJ014 － 97） 》推荐的高速公路的沥青层厚度为 12 ～ 18cm，而 我国普遍采用的是 4cm、5cm、6cm 的结构，这与 5cm 的试件总厚度有较大的差距。研究表明： 车辙深度 的 91% 发 生 在 路 面 本 身，其 中 32% 发 生 在 面 层， 14% 发生在基层，45% 发生在底基层； 当基层为刚性 或半刚性时，车辙总量 90% 来自于沥青混合料面层 本身； 即使不考虑基层及以下各层的影响，车辙的深 度也随沥青混合料面层厚度的增加而增加。因此只 用 5cm 厚的试件来模拟整个路面的车辙，显然是不 合适的。同时，现行规范推荐沥青面层的厚度为混 合料最大公称直径的 3 倍，以此推算，例如最大公称 直径为 13mm、16mm 及 20mm 混合料的面层合理厚 度为 40mm、50mm 及 60mm。
用性能，早在 80 年代的相关调查就表明，部分地区 是明显的，它只能是一种工程试验方法，试验结果是
由于车辙造成的路面损害竟高达 80% 。车辙问题 工程指标而不是力学参数，不能用于路面设计，而且
越来越受到国内、外的关注，普遍采用车辙试验来检 其方法本身存在着一些局限性。
验混合料的高温抗变形能力。
2 试验条件的局限性分析
试验规 程 计 算 稳 定 度 的 公 式 采 用 的 是 最 后 15min 的 数 据，确 切 的 说 是 两 个 点： 即 45min 和 60min 的变形量。现行计算方法的最大缺点是： 一 方面容易使理论计算结果和试验结果相背离，甚至 出现稳定度无穷大的情况，如图 1 所示； 另一方面在 试验 时 间 （ 1h ） 内，无 法 评 价 某 些 骨 架 结 构 （ 如 SMA13） 的高温稳定性，从延长试验时间来看，骨架 结构往往其后期（ 大于 1h） 变形比较小，能经受荷载 的长期作用，而保持较好的高温稳定性。试验规程 之所以不用开始阶段的变形，是考虑到开始阶段的 变形一般占总变形的比例比较大，测量误差比较大， 重现性不好； 同时，也是为了消除试件的压密变形。
第9 期
北方交通
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沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析
温志华，刘英勇，陈 刚
（ 沈阳市公路建设股份有限公司，沈阳 110011）
摘 要：现行路面材料设计中，沥青混合料的高温稳定性通过车辙试验的动稳定度参数进行控制。通过对整 个车辙试验过程的总结，分析了试验中试件的尺寸、成型和空隙率控制，以及试验温度、试验荷载等因素对试验结 果的影响； 同时分析了车辙试验技术指标的计算方法，并通过国内外其他车辙试验方法的对比，综合分析了现有规 范车辙试验方法和指标的局限性。
针对不同公称直径混合料的面层实际上应有不 同的厚度，但车辙试验将车辙试件成型厚度统一规 定为 50mm，造成高温稳定性较差的混合料（ 如 AC － 25I） 可能会因在车辙试件中间的一、二块粗骨料 的直接受力而阻碍了试件的变形，从而使得出的动 稳定度指标偏高，而一些高温稳定性较好的混合料 （ 如 SMA － 13） 会因车辙试件厚度太厚，无法形成较 好的骨架嵌挤，造成动稳定度指标偏低。因此，统一 的试件成型厚度使动稳定度指标不能如实反映不同 混合料的高温稳定性，该车辙试验的试件尺寸限制 了集料的最大公称直径应小于 20mm。再者，试件 的平面尺寸影响了混合料内部的应力分布和传递， 一定程度上限制了混合料的塑性流动，与路面的实 际变形过程有差异。 2． 3 试件的成型
确保操作人员熟悉、掌握施工机械设备的性能及操 法使之密实，随后铺设并压实垫层。在整个施工过
作规程。
程中，需保证碎石料不被周围土体污染。
（ 2） 所使用的机械设备要在显著位置悬挂操作
（ 5） 碎石桩施工段落，应在醒目位置立标示牌，
规程牌。规程牌上应标明机械名称、型号种类、操作 标明桩长、桩径、施工状态等内容。
第9 期
温志华等：沥青混合料车辙试验方法与指标的局限性分析
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首先实际路面上车辆的行走方向是顺着一个方 向的，但是车辙试验是一种往返运动，这与实际的荷 载行走方向有区别，有研究表明： 往返运动将有利于 混合料的高温性能，从而使混合料的稳定度偏于保 守； 再次，实际路面荷载的作用时间是个瞬态过程， 相对于车辙试验（ 42 次 / min） 要快得多。已有研究 表明： 荷载的作用时间越长，所产生的高温变形越 大，从而使室内车辙试验所得的稳定度偏低。 3 评价指标的局限性分析 3． 1 动稳定度的计算
试 验 规 程 采 用 的 是 标 准 轴 载 100kN，即 0. 7MPa。但是实际调查发现： 我国的车辆趋于重型 化，各主要路线均存在严重的超载、重载现象，远远 超过了 0． 7MPa，甚至达到了 1． 2MPa。相关研究表 明： 当荷载应力从 0． 7MPa 增加到 0． 8MPa 时，可能 造成动稳定度减小约 41% 。可见车辙试验的荷载 已经偏小，已不能客观地评价实际轴载造成的车辙 情况，因此，试验荷载亟待提高。同时，实验室车辙 的加载形式主要是竖向荷载，但是实际路面除了竖 向荷载外，还有水平剪力的影响，且研究表明： 在路 面干燥和清洁的情况下，汽车制动或是换档产生的 水平力相当于竖向荷载的 0． 7 ～ 0． 8，因此，特别是 轴载较大的情况下，水平力是不容忽视的，而室内车 辙试验没有考虑水平剪力的影响。 2． 7 行走速度
关键词：道路工程； 沥青混合料； 车辙； 动稳定度 中图分类号：U416. 03 文献标识码：B 文章编号：1673 － 6052（ 2011） 09 － 0021 － 03
1 概述
1993 》。虽然 该 试 验 方 法 不 需 要 太 精 密 的 设 备，操
沥青混合料的高温稳定性直接影响混合料的路 作方法也不太复杂，容易为工程上接受，但是缺点也
虑这一点，一般采用往返碾压 12 次视为压实。 2． 4 试件空隙率
车辙试 件 是 按 马 歇 尔 标 准 击 实 试 样 空 隙 率 ± 1% 成型的，而路面压实度一般控制在 98% 以上， 即实际空隙率一般在马歇尔空隙率 + 2% ～ 3% 之 间，从而造成车辙试件的成型空隙率与实际路面的 空隙率相差较大，不能反映路面的实际情况，也就不 能真正反映混合料的抗车辙性能。此外，采用轮碾 法成型车辙试件无法精确控制试件的空隙率，导致 车辙试验的试验结果离散性较大。国外相关研究已 开始按实际路面的空隙率成型车辙试件，以提高车 辙试验与实际路面的相关性，值得我们借鉴。 2． 5 试验温度
方法、保养要求、安全注意事项及特殊要求等。
Experience Summery of Soft Soil Foundation Treatment with Gravel Pile
Abstract Combined with practical application of gravel pile in Danzhuang Expressway，construction technology of gravel pile and attentions in construction are introduced in detail． Practices show that applying gravel pile is a very feasible and economic method in treatment of soft soil foundation and sand liquefaction foundation，which should be promoted．
报，1995（ 02） ． ［4］沙庆林． 高等级公路半刚性基层沥青路面［M］． 北京： 人民交通
出版社，1998． ［5］孙立军，等． 沥青路面结构行为理论［M］． 上海： 同济大学出版
社，2003．
Analysis of Rutting Test Method of Asphalt Mixture and Index Limitation
试验规程采用的是轮碾法，其方法如试验规程 《T0703 － 1993》所介绍。但是这种方法和实际的路 面碾压成型相差较远，现在高等级公路普遍都采用 多种压路机（ 钢轮压路机、轮胎压路机和振动压路 机） 组合碾压，因此单一Hale Waihona Puke Baidu碾成型的试件和实际的 路面情况出入较大，而且不同的级配所要求的最佳 碾压次数应该是不一样的，但是试验规程并没有考
图 1 动稳定度参数计算图
但是压密变形是车辙的一种形式，否则就不能全面 的评价沥青混合料的高温抗变形能力，这一方面可 以通过改善室内压实方法来加以改进。 3． 2 评价指标
国外的一些车辙试验也各有特点，比如法国中 央道路桥梁研究院使用的车辙仪采用相对变形率代 表沥青混合料在荷载作用下车辙发展全过程，它能 较好地反映沥青混合料在高温下的抗永久变形能 力； 德国的汉堡车辙试验机与英国的相似，不同之处 在于它可以调整试件的厚度，也可以使用圆柱形试 件，而且考虑了水、温的交互作用； 美国乔治亚州沥 青混凝土面层分析仪 APA 的车辙试验利用 8000 次 的总变形量来评价混合料的高温稳定性，同时能够 模拟路面的实际结构。最近又新出现了不但可以用 于沥青混合料的设计验证，也可用于生产和施工中 热沥青混合料质量控制的快速检测的 CPN 车辙仪。 4 结语
我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 2． 1 研究的对象
采用室内小型往复式车辙试验机来进行沥青混合料
车辙就其产生机理来看，主要有失稳型车辙、结
抗车 辙 性 能 试 验，其 具 体 试 验 规 程 为《T0719 － 构型车辙、磨耗型车辙和压密型车辙。但是 T0719 櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏櫏
Key words Gravel pile； Soft soil foundation； Construction； Technology
·22·
北方交通
2011
－ 93 的车辙试验主要的研究对象是失稳型车辙，即 沥青路面结构层在车轮荷载的作用下，由于其抗剪 强度的不足，内部材料的横向流动而产生。忽视了 其它因素对车辙的影响，例如路基强度不足造成的 结构型车辙等。 2． 2 试件的尺寸
向外围或隔排施工。
（ 3） 采用湿法施工，施工场需事先开挖排水系
（ 4） 为保证碎石桩施工质量，碎石用量采用分 统，将成桩过程产生的泥水集中引入沉淀池。定期
桩、分区同时控制。
将沉淀池底部的厚泥浆挖出运送至预先安排的存放
6 小结
地点。
（ 1） 施工前应进行操作及安全培训，持证上岗，
（ 4） 桩顶部的松散桩体需挖除，或用碾压等方
由于直接测量试件内部的温度不太方便，因此 目前较多的是采用量测试件表面的温度来替代试件 内部的温度，但是由于材料的非均匀特性，不但试件 内外的温度有差别，而且就试件内部的温度也不一 样； 而温度对稳定度影响很大，日本的研究表明： 若 温度增加 1℃ ，动稳定度就会降低 15% 左右； 温度降 低 1℃ ，动稳定度就升高 18% 左右。试验规程中容 许试件养生的温度误差是 ± 1℃ ，两个件，在同样符 合条件的情况下，光温度造成的误差就能达到 30% 左右，从而造成试验结果的平行性很差。同时，试验 规程规定试件的养生时间为 5 ～ 24h 均可，该范围过 于宽泛，沥青材料是一种 有 记 忆 的 材 料，19h 的 跨 度，足以造成稳定度的较大差异； 以及考虑到粘弹材 料的时温等效原则，养护的时间范围应该缩小，以提 高平行性。 2． 6 试验荷载