车辙试验机使用全指南：操作方法、维护管理、设备校验与注意事项

车辙试验机（Wheel Tracking Tester）是评价沥青混合料高温抗车辙能力的专用设备，通过模拟车轮在沥青路面上反复行驶，测量沥青混合料试件的变形发展规律，以动稳定度（DS）作为评价指标。车辙试验是目前评价沥青混合料高温稳定性最直观、最可靠的试验方法，广泛应用于沥青路面配合比设计、原材料比选和质量检验。本文系统介绍车辙试验机的基本原理、操作使用方法、维护管理、设备校验、注意事项，以及试验数据处理、工程应用等内容，帮助检测人员全面掌握车辙试验技术。

一、车辙试验机基本原理与分类

1.1 车辙试验的定义与意义

车辙定义：沥青路面在车辆荷载反复作用下，沿轮迹带产生的纵向凹陷变形。

动稳定度定义：在规定温度（60°C）和荷载（0.7MPa）条件下，沥青混合料试件每产生1mm变形所需的碾压次数（次/mm）。

车辙试验的工程意义：

• 动稳定度越高，沥青混合料高温稳定性越好
• 车辙试验模拟实际交通荷载，评价结果直观可靠
• 动稳定度是沥青混合料高温性能的核心评价指标
• 车辙试验是Superpave和马歇尔设计体系的重要补充
• 高温地区、重交通路段沥青混合料必须进行车辙试验

沥青混合料动稳定度技术要求：

1.2 车辙试验机的工作原理

车辙试验机的工作原理：

1. 制备沥青混合料车辙板试件（300mm × 300mm × 50mm）
2. 将试件置于60°C恒温室中保温不少于6小时
3. 橡胶轮在规定荷载（0.7MPa）下以42次/min的频率往返碾压
4. 位移传感器连续测量试件中心位置的变形量
5. 绘制变形-时间（或碾压次数）曲线
6. 计算45~60min时间段的变形增量，换算为动稳定度

标准试验条件：

1.3 车辙试验机的分类

（一）按试件数量分类

• 单车辙试验机：一次试验一块试件
• 双车辙试验机：一次试验两块试件，效率高
• 三车辙试验机：一次试验三块试件，适用于大批量检测

（二）按控制方式分类

• 手动控制型：人工设定参数，人工记录数据
• 半自动型：自动控温、自动记录变形，人工操作
• 全自动型：计算机控制，自动完成整个试验过程

（三）按加载方式分类

• 气压加载型：通过气压调节轮压，精度高
• 液压加载型：通过液压系统加载，稳定性好
• 砝码加载型：通过砝码重量加载，简单可靠

1.4 车辙试验机的主要构造

车辙试验机由以下主要部件组成：

• 试验轮（橡胶轮）：直径200mm，宽50mm，硬度78~84 IRHD
• 加载装置：施加0.7MPa轮压
• 行走机构：驱动试验轮往返运动
• 试件台：放置车辙板试件
• 恒温室：控制试验温度（60°C ± 0.5°C）
• 位移传感器：测量试件变形，精度0.01mm
• 温度传感器：测量试验温度
• 控制系统：控制试验参数和过程
• 数据采集系统：采集变形数据，绘制曲线

二、车辙板试件制备

2.1 试件制备准备

（一）材料准备

• 按配合比准备集料、沥青、矿粉
• 集料烘干至恒重
• 沥青加热至流动状态

（二）模具准备

• 检查车辙板模具尺寸（300mm × 300mm × 50mm）
• 清洁模具，涂刷隔离剂
• 预热模具至100~150°C

2.2 试件成型方法

（一）轮碾法（推荐）

1. 将混合料装入预热的模具中，摊平
2. 使用轮碾仪进行碾压成型
3. 碾压次数：12次往返（正反面各6次）
4. 碾压后测量试件高度，调整碾压次数
5. 冷却后脱模

（二）静压法

1. 将混合料装入模具中
2. 使用压力机静压成型
3. 压力大小根据混合料类型确定
4. 静压后测量高度，调整压力

（三）击实法

1. 将混合料装入模具中
2. 使用大型马歇尔击实仪击实
3. 击实次数根据密度要求确定

2.3 试件检验

• 尺寸检验：测量长、宽、高，偏差不超过±1mm
• 密度检验：测定毛体积密度，计算压实度
• 外观检验：检查有无裂纹、松散等缺陷

三、车辙试验操作方法详解

3.1 试验前准备

（一）仪器检查

1. 检查试验轮（橡胶轮）是否完好
2. 检查轮压调节装置是否正常
3. 检查行走机构是否正常
4. 检查位移传感器是否正常
5. 检查恒温室控温是否正常
6. 检查数据采集系统是否正常

（二）试件保温

1. 将试件放入60°C恒温室中
2. 保温时间不少于6小时（或试件内部温度达到60°C ± 0.5°C）
3. 试件应平放，不得叠放

3.2 试验操作步骤

（一）安装试件

1. 打开恒温室门
2. 将保温后的试件放置在试件台上
3. 调整试件位置，使试验轮位于试件中心
4. 关闭恒温室门

（二）设定参数

1. 设定试验温度：60°C
2. 设定轮压：0.7MPa
3. 设定试验时间：60min
4. 设定碾压频率：42次/min

（三）启动试验

1. 启动温度控制，等待温度稳定
2. 启动加载装置，调节轮压至0.7MPa
3. 启动行走机构，开始碾压
4. 启动数据采集系统，记录变形
5. 试验时间为60min（或碾压次数达2520次）

（四）试验结束

1. 试验时间到达后，仪器自动停止
2. 保存试验数据
3. 打印试验曲线
4. 取出试件

3.3 数据记录与处理

（一）数据记录

记录以下内容：

• 试验温度（°C）
• 轮压（MPa）
• 碾压频率（次/min）
• 试验时间（min）
• 各时刻的变形量（mm）

（二）动稳定度计算

动稳定度计算公式：

DS = (t₂ – t₁) × N × C₁ × C₂ / (d₂ – d₁) × 42

其中：

• DS —— 动稳定度（次/mm）
• t₁、t₂ —— 分别为45min和60min
• d₁、d₂ —— 分别为t₁和t₂时刻的变形量（mm）
• N —— 碾压频率，取42次/min
• C₁ —— 试验机修正系数，由标定确定
• C₂ —— 试件系数，一般取1.0

简化公式（当C₁ = C₂ = 1时）：

DS = 15 × 42 / (d₂ – d₁) = 630 / (d₂ – d₁)

（三）试验结果判定

• 同一混合料应进行3个试件的平行试验
• 当3个试件动稳定度变异系数小于20%时，取平均值
• 当变异系数大于20%时，应增加试件数量或重新试验

3.4 变形曲线分析

车辙试验变形曲线一般分为三个阶段：

• 初始压密阶段（0~5min）：变形快速增长，混合料逐渐密实
• 稳定发展阶段（5~45min）：变形缓慢增长，进入稳定期
• 剪切破坏阶段（45~60min）：变形速率可能加快，出现剪切流动

变形曲线形状反映沥青混合料的高温性能：

• 曲线平缓，变形速率小，动稳定度高，高温稳定性好
• 曲线陡峭，变形速率大，动稳定度低，高温稳定性差

四、车辙试验机维护管理

4.1 日常维护

（一）使用前检查

• 检查橡胶轮是否完好，有无磨损、裂纹
• 检查轮压调节装置是否正常
• 检查行走机构是否正常，有无异常声音
• 检查位移传感器是否正常
• 检查恒温室温度控制是否正常
• 检查数据采集系统是否正常

（二）使用中维护

• 观察试验轮行走是否平稳
• 观察轮压是否稳定
• 观察恒温室温度是否稳定
• 注意有无异常声音和振动

（三）使用后清洁

• 清洁试验轮上的沥青残留
• 清洁试件台
• 清洁恒温室内部
• 检查各部件是否松动

4.2 试验轮（橡胶轮）的维护

试验轮是车辙试验机的核心部件：

（一）清洁方法

1. 用蘸有溶剂的软布擦拭橡胶轮表面
2. 去除沥青残留，保持表面清洁
3. 不得用硬物刮擦橡胶表面

（二）检查方法

• 检查橡胶轮表面是否光滑，有无裂纹、磨损
• 检查橡胶轮硬度（78~84 IRHD）
• 检查橡胶轮宽度和直径

（三）更换标准

• 橡胶轮表面磨损超过2mm时更换
• 橡胶轮有裂纹时立即更换
• 橡胶轮硬度超出规定范围时更换
• 橡胶轮使用超过100次试验后建议更换

4.3 恒温室维护

• 加热元件：定期检查加热元件是否正常
• 温度传感器：定期检定温度传感器精度
• 保温层：检查保温层是否完好，有无破损
• 密封条：检查门密封条是否完好，保证气密性

4.4 位移传感器维护

• 保持传感器清洁，防止污染
• 避免碰撞传感器探头
• 定期校准传感器精度
• 检查传感器安装是否牢固

4.5 设备档案管理

建立完善的仪器设备档案：

• 仪器名称、型号、编号、出厂日期
• 购置日期、购置价格
• 历次检定记录和检定证书
• 橡胶轮更换记录
• 维修记录
• 使用记录（使用人、使用日期、试验项目）

五、车辙试验机设备校验

5.1 检定周期与项目

根据相关检定规程，车辙试验机检定项目与周期如下：

5.2 轮压检定

检定方法：

1. 在试件台上放置标准测力仪或压力传感器
2. 调节轮压调节装置至设定值（0.7MPa）
3. 测量实际轮压
4. 重复测量3次，取平均值

轮压要求：

• 标准轮压：0.7MPa ± 0.05MPa

5.3 碾压频率检定

检定方法：

1. 启动行走机构
2. 用秒表计时1分钟
3. 记录碾压次数
4. 重复测量3次，取平均值

频率要求：

• 标准碾压频率：42次/min ± 1次/min

5.4 恒温室温度检定

检定方法：

1. 将标准温度计放入恒温室
2. 设定温度为60°C
3. 等待温度稳定后，记录温度
4. 在不同位置测量温度

温度要求：

• 温度控制精度：60°C ± 0.5°C
• 恒温室温度均匀性：各点温差不超过 ± 0.5°C

5.5 位移传感器检定

检定方法：

1. 用标准量块检定位移传感器
2. 在量程范围内均匀选取多个检定点
3. 记录传感器示值与标准值之差

精度要求：

• 位移测量精度：± 0.01mm

六、车辙试验注意事项

6.1 试件制备注意事项

• 压实度控制：试件压实度应与设计要求一致，偏差不超过±1%
• 温度控制：击实温度应符合规定，过高或过低都会影响试件质量
• 尺寸控制：试件尺寸偏差不超过±1mm
• 均匀性：试件各部位密度应均匀

6.2 试件保温注意事项

• 保温时间：不少于6小时，确保试件内部温度达到60°C
• 试件间距：试件之间应有足够间距，保证受热均匀
• 温度监测：可用预埋温度计监测试件内部温度

6.3 试验操作注意事项

• 轮压调节：试验前调节轮压至0.7MPa，并确认稳定
• 温度稳定：恒温室温度稳定后才能开始试验
• 试件位置：试验轮应在试件中心位置行走
• 数据采集：确保数据采集系统正常工作

6.4 数据处理注意事项

• 变形选取：取45min和60min时刻的变形量计算动稳定度
• 异常数据处理：变形曲线出现异常波动时，分析原因
• 修正系数：使用试验机修正系数C₁修正结果

6.5 安全注意事项

• 防烫：恒温室温度60°C，操作时注意防烫
• 防夹：试验轮行走时不得将手伸入
• 电气安全：注意用电安全，防止触电

七、影响车辙试验结果的因素

7.1 沥青性质

• 沥青粘度：沥青粘度越高，动稳定度越大
• 沥青用量：沥青用量增加，动稳定度降低
• 沥青类型：改性沥青动稳定度高于普通沥青

7.2 集料性质

• 集料强度：集料强度越高，动稳定度越大
• 集料形状：棱角形集料有利于提高动稳定度
• 集料级配：良好的级配有利于提高动稳定度

7.3 混合料结构

• 空隙率：空隙率越小，动稳定度越高（但不能过小）
• 矿料间隙率：适当的VMA有利于提高高温稳定性
• 骨架结构：嵌挤骨架结构有利于提高动稳定度

7.4 试验条件

• 试验温度：温度升高，动稳定度降低
• 轮压：轮压增大，动稳定度降低
• 试件厚度：试件厚度增加，动稳定度降低

八、车辙试验在工程中的应用

8.1 沥青混合料配合比设计

车辙试验是沥青混合料配合比设计的重要依据：

• 评价不同级配的高温稳定性
• 确定最佳沥青用量范围
• 比较不同沥青品种的性能
• 优化混合料配合比

8.2 沥青混合料质量检验

• 进场检验：检验沥青混合料的高温稳定性是否符合要求
• 施工检验：评价施工质量，指导配合比调整

8.3 原材料比选

• 比较不同沥青品种的高温性能
• 评价改性剂的效果
• 比较不同集料来源的性能

8.4 沥青路面性能评价

• 预测沥青路面抗车辙能力
• 指导养护维修决策
• 评价罩面材料的高温稳定性

九、提高动稳定度的技术措施

9.1 沥青材料优化

• 选用高粘度沥青或改性沥青
• 添加抗车辙剂
• 适当降低沥青用量

9.2 集料优化

• 选用高强度、棱角性好的集料
• 优化级配设计，形成嵌挤骨架
• 增加粗集料用量

9.3 混合料设计优化

• 采用SMA或OGFC等骨架密实型结构
• 控制适当的空隙率
• 增加矿粉用量，提高沥青胶浆劲度

十、常见问题与处理方法

十一、车辙试验与马歇尔试验的关系

11.1 两种试验的对比

11.2 两种试验的综合应用

• 马歇尔试验用于确定最佳沥青用量
• 车辙试验用于验证高温稳定性
• 两者结合评价沥青混合料综合性能

十二、总结

车辙试验机是评价沥青混合料高温稳定性的核心设备，车辙试验结果是沥青混合料配合比设计和质量检验的重要依据。严格按照规范操作、做好仪器维护、定期检定校验，是获得准确可靠车辙试验数据的根本保障。

建议检测人员：

• 严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）T0719规定操作
• 控制试件制备质量，确保压实度和尺寸符合要求
• 保证试件保温时间充足，内部温度达到试验温度
• 做好仪器日常维护，特别是橡胶轮和位移传感器的维护
• 定期送检，确保仪器精度符合要求
• 正确处理试验数据，理解动稳定度的工程意义
• 建立完善的试验记录和设备档案

车辙试验模拟了实际交通荷载对沥青路面的作用，是评价沥青混合料高温稳定性最直观、最可靠的方法。随着高温地区、重交通路段沥青路面建设的发展，车辙试验的重要性日益凸显。深入理解车辙试验原理，掌握规范的试验方法，对于保证沥青路面工程质量具有重要意义。