利用汉堡轮轨试验进行平衡配合比设计

这篇客座文章由范寅博士撰写. 他是奥本大学国家沥青技术中心的助理研究教授. 在他的允许下，我们在这里分享它，但可以找到原文  在这里.

AASHTO T 324标准的汉堡车轮跟踪试验（HWTT）被沥青研究人员和路面工程师广泛用于评估沥青混合料的抗车辙性和水分敏感性. 根据NCAT最近对州公路机构和沥青路面行业的调查, 目前有14个州在沥青混合料设计的临时或标准规范中要求HWTT. 在这些州中, 六个使用HWTT作为一个纯粹的车辙测试，而其余的使用它作为车辙和水分损害的组合测试. 另外, 有7个州选择HWTT作为平衡混合设计（BMD）的性能测试，目前正在进行研究，以基准现有混合设计或为BMD试点或影子项目制定初步性能标准.

典型的HWTT车辙深度曲线包括压实后阶段, 蠕变阶段, 有时是剥离阶段. 传统的HWTT参数包括车轮经过一定次数时的总车辙深度（TRD）, 蠕变斜率, 剥离坡度（SS）, 剥离拐点（SIP）. 现有文献一致认为，常用TRD和CS来评价沥青混合料的抗车辙性, 而SS和SIP主要用于水分敏感性评价.

多年来, 沥青研究人员提出了替代HWTT参数，以改善沥青混合料车辙和抗湿性的表征. 这些可选参数包括修正车辙深度（CRD）, 抗车辙指数（RRI）, 剥离数（SN）. CRD表示仅由混合物永久变形引起的预计HWTT车辙深度, 由于沥青粘结剂从集料中剥离，哪一个与车辙深度隔离. RRI是根据测试完成时的车辙深度和车轮通过次数来计算的, 它允许直接比较HWTT结果与不同的测试终止点. 标准化RRI （NRRI）也可用于解释取决于粘合剂等级的不同标准. SN，作为SIP的替代水分敏感性参数 , 定义为三参数变形模型拟合的HWTT曲线的拐点. 它代表了在脱模发生之前，混合物在HWTT中可以抵抗的最大车轮通过次数.

尽管大多数传统和替代参数可以识别沥青混合物，非常容易车辙和/或潮湿相关的损害, 关于它们如何与实际路面性能相关联的信息很少. 认识到这一局限性，NCAT和德州农科院的研究人员&M运输研究所（TTI）合作进行了一项研究，他们编制了一个HWTT数据库，其中包含70多种植物产生的混合物的测试结果. 这些混合物是从几个NCHRP项目评估的17个实地项目中收集的, 一个LTPP测试段, 以及NCAT测试轨道上的测试路段. 在过去的10年里，HWTT测试一直在NCAT和TTI实验室进行. 然后分析数据库，以确定各种HWTT参数与现场性能数据的相关性，并估计HWTT车辙深度测量在实验室内的可重复性.

利用NCAT试验轨道上的17种混合料，对HWTT车辙参数进行了相关性评价. 分析结果表明，RRI和CS参数与重卡行驶1000万ESALs后测得的路面车辙深度相关性最好 ² = 0.924和0.881)，其次是CRD (R ² = 0.586)，然后TRD在20000次(R ² = 0.283). 采用受试者工作特征（ROC）分析评价HWTT水分敏感性参数的田间相关性, 使用数据库中的所有混合物. ROC分析, 简单描述, 评估HWTT结果与现场性能之间的对应程度，定性地分为“有水分困扰”或“没有水分困扰”。. ROC分析鉴定出9,000和2,000作为SIP和SN的最佳标准, 分别. 然而, 这些标准应谨慎使用，因为它们是在有限数量的混合物中制定的，这些混合物在田间有水分损害的迹象，因此, 需要进一步的实验室和现场数据验证. 最后, HWTT车辙深度测量的实验室内可重复性主要根据ASTM C670确定. 两个HWTT复制之间车辙深度测量的最大允许差异(e.g., 同一次跑步的左轮和右轮的结果, 或同一轮两次单独运行的结果)计算为2.3, 3.9, 4.6、4.在5,000,10,000,15,000和20,000轮次时，TRD分别为7mm. 因此, 建议不接受两组HWTT重复结果的差异大于这些允许的差异.

除了这些NCAT/TTI研究的研究结果, 对于有意将HWTT用于BMD的各州，另一个建议是使用标准化的数据分析程序（或软件）进行混合设计批准和/或生产验收. 确保承包商和代理结果的一致性, 对于用于数据分析和所选试验参数计算的变形读数（沿轨道长度）的数量和位置，应提供具体说明, 等.

爱荷华州运输部在Matls 319中提供了一个很好的参考例子 iowadot.gov /话务量/经常/ IM /内容/ 319.htm.

有关开发备选HWTT参数的详细信息可在以下问题中找到 交通研究记录：交通研究委员会期刊.

阴,F., E. Arambula R. 立顿,. E. 马丁和L. G. Cucalon. 基于汉堡车轮跟踪试验的水分敏感性和车辙评价新方法. No. 2446, 2014, pp. 1-7.

温,H. F., S. H. 吴,我. N. 穆罕默德,W. G. 张,年代. H. Shen, and A. 作出贡献. 温拌沥青路面长期车辙及耐湿性能研究. No. 2575, 2016, pp. 103-112.

阴,F., C. 陈,R. 西,. E. 马丁和E. Arambula-Mercado. 汉堡车轮跟踪试验参数与沥青路面现场性能关系的确定. No. 2674(4), 2020, pp. 281-291.

有关本文的更多信息，请联系 扇阴.