瀝青路面車轍預防探討

劉德賓 廘俊鵬（ 西安市公路勘察設計院，陜西 西安 70065； 西安公路管理局，陜西 西安 70003）

車轍—在車輛荷載作用下所產(chǎn)生的永久性變形，是瀝青混凝土路面常見病之一，影響行車舒適性。西安公路局拌合廠經(jīng)過多年實踐總結出一些預防瀝青路面車轍的經(jīng)驗。 現(xiàn)以2008年西安公路局G108 養(yǎng)護工程5cmAC-16F 型瀝青混凝土面層（以下簡稱G108 工程）為例，介紹預防瀝青混凝土路面車轍的措施。

1 車轍成因調(diào)查及分析

車轍成因較多—路基穩(wěn)定性差、基層強度不足、面層與基層間存在軟夾層、交通密度大、車載超負荷、施工環(huán)境等因素的影響。

1.1 瀝青混合料質(zhì)量

瀝青混合料的原材料質(zhì)量、瀝青混合料的拌合質(zhì)量及其配合比設計均決定著瀝青混合料質(zhì)量。

⑴原材料質(zhì)量

①瀝青：瀝青結合料是決定瀝青路面質(zhì)量的主要材料。瀝青高溫穩(wěn)定性差，高溫時，路面在重載車輛作用下極易產(chǎn)生擠壓變形。 瀝青低溫粘結力不足，在低溫季節(jié)，面層會在車輛的作用下產(chǎn)生脫落或者剝離現(xiàn)象。

②粗集料：粗集料在混合料中起骨架作用，其質(zhì)量決定瀝青面層抗車轍的能力。

（a）粗集料強度不足、針片狀含量過大，施工中就會產(chǎn)生碾壓破碎；在瀝青混凝土路面施工中，通過鉆孔取芯會發(fā)現(xiàn)許多扁平的粗集料被碾壓斷裂，特別是經(jīng)過振動碾壓的瀝青混凝土路面尤為突出。

（b）顆粒變化會影響混合料級配；對一些石料場進行跟蹤，發(fā)現(xiàn)粗集料在料場就出現(xiàn)了離析現(xiàn)象，碎石機安放在高高的山坡上，所破碎的集料從上向下傾倒，底部的集料顆粒偏粗，頂部集料顆粒偏細。 如果不將這種礦料在上機前進行二次攪拌，那末，所生產(chǎn)的混合料將很難保證設計級配。

（c）粗集料的礦物質(zhì)成分對混合料的質(zhì)量至關重要，決定瀝青與礦料的結合力。

③細集料：目前，瀝青混合料中的細集料多半選用的是河砂和石屑。石屑由于在開采碎石中夾雜了大量的地表土等雜質(zhì)。

④填料：礦粉的比表面積較大，故其對瀝青混凝土質(zhì)量至關重要。

⑵瀝青混合料的配合比設計

① 空隙率較大。 瀝青混凝土是由4個部分組成，即礦料、結合料、氣體和水，其中水分對瀝青混合料是有害而無益。 空隙率大，損壞瀝青與集料的結合。 水分滲到路面基層時，會在基層表面形成一個易損界面，降低瀝青混凝土與基層的粘結力。 空氣進入混合料會致瀝青老化。

②瀝青混合料技術指標確定。 混合料的技術指標要結合路基和基層的強度、剛度及交通流量、以及自然環(huán)境等因素進行必要的控制。

⑶混合料拌合級配

瀝青混合料攪拌是決定其質(zhì)量的重要一環(huán)。就目前而言，瀝青混凝土拌合樓大部分為4～5個熱料 倉，對0～26.5mm的13 檔 集 料，一 般 分2.36mm、4.75mm、13.2mm、16mm、19mm 粒 徑倉。

1.2 瀝青混凝土面層施工

車轍的產(chǎn)生不僅和混合料的質(zhì)量有關、而且與混合料的攤鋪厚度的均勻程度、壓實度、平整度等質(zhì)量指標均有著密切的關聯(lián)。

⑴混合料運輸

①混合料裝車應按車輛長短，前后多次移動，分層裝料；不能在同一部位一次裝滿，避免混合料載裝車時產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

表1 瀝青混合料設計空隙率建議值

②混合料運輸車輛：車型小不易保溫，車況差易出現(xiàn)機械故障，延長了運輸時間，降低了混合料溫度，致混合料不易壓實。

③運料駕駛員質(zhì)量意識差：個別運料車駕駛員裝上混合料后，不及時將混合料運輸?shù)焦さ?，而是在途中休息、就餐等，延誤運輸時間。

⑵混合料攤鋪

①攤鋪機性能不穩(wěn)：其功率、攤鋪能力和運輸車輛及拌和樓的出料能力不匹配，造成混合料在工地堆放時間過長和等待混合料現(xiàn)象。

②車輛與攤鋪機的配合不到位：運輸瀝青混凝土的車輛由于駕駛人員技術生疏，和攤鋪機配合不到位，經(jīng)常出現(xiàn)車輛碰撞攤鋪機，或者由于剎車、轉(zhuǎn)向和攤鋪機配合不當而影響攤鋪機的正常行進速度，導致瀝青混凝土攤鋪厚度、密實程度不均勻，進而在車輛荷載作用下產(chǎn)生車轍。

③攤鋪機的行進速度不穩(wěn)定：攤鋪機的行進速度對瀝青混凝土攤鋪時的密實程度有影響，速度過快，所攤鋪的瀝青混凝土表面就比較粗糙，密實度相對較低，并易產(chǎn)生混合料離析現(xiàn)象，極易產(chǎn)生脫落式車轍。

⑶壓實：壓實要注意兩個環(huán)節(jié)，即壓實機械適用性、碾壓及時性。

①壓實機械：現(xiàn)在瀝青路面工程施工所配備的壓實設備基本上分為兩種類型，一是振動鋼輪壓路機，一是膠輪壓路機。 從大量的施工現(xiàn)場可以看到，瀝青路面壓實基本采用鋼輪穩(wěn)壓、振動初壓、膠輪復壓、鋼輪終壓收面4 步。 采用鋼輪壓路機振動碾壓，有大量的粗集料碎裂現(xiàn)象，影響質(zhì)量、壽命。如不采取振動碾壓，則壓實度難以保證；

②碾壓時間：瀝青混合料一經(jīng)攤鋪，因擴大了瀝青混合料與外界的接觸面積，其溫度降低較快。如不及時碾壓，會因溫度降低、瀝青的粘結力增大而增加碾壓密實的難度。

表2 5cmAC-16F 型瀝青混凝土面層混合料目標配合比

⑷交通管制：瀝青混凝土路面施工完成后，混凝土溫度未降低就開放交通，致熱瀝青混凝土在行車作用下立即產(chǎn)生縱向車轍。

2 預防車轍的措施

瀝青混凝土路面施工是一個有機的系統(tǒng)工程。瀝青混凝土路面施工前應在確?；鶎淤|(zhì)量合格的前提下，認真清理基層表面，搞好透層、封層（或粘層）施工質(zhì)量。

2.1 路面材料 G108 工程選用材料如下：

⑴瀝青 選用韓國SK-90，其針入度86（0.1mm）；延 度 （5cm/min10℃）78cm,（5cm/min15℃）109cm；軟化點 （環(huán)球發(fā)）47℃；閃電251℃；燃點335℃；

⑵粗集料選用涇陽孟塬碎石廠生產(chǎn)的各種規(guī)格粗集料。

10～20mm 碎 石，壓 碎 值13%；磨 耗 值15.7%；針片狀含量6.4%；小于0.075mm 含量0.2%；。 其顆粒組成詳見表2。

10～15mm 碎石，小于0.075mm 含量0.3%；壓碎值15%；針片狀含量10.2%；磨耗值17.6%；其顆粒組成詳見表2。

5～10mm 碎石，小于0.075 含量0.8%；針片狀含量5.0%；其顆粒組成詳見表2。

⑶細集料 石屑選用涇陽孟塬碎石廠生產(chǎn)的石屑，要求碎石生產(chǎn)中，先將土質(zhì)山皮進行徹底剝除，清理腐殖質(zhì)（各細集料的顆粒組成詳見表2）。

⑷填料選戶縣大王水泥廠用3～5mm 堿性碎屑研磨生產(chǎn)的礦粉（顆粒組成詳見表2）。

⑸外添劑無。

2.2 確定設計技術指標

目前，瀝青混凝土主要設計技術指標有穩(wěn)定度、流值、空隙率、瀝青飽和度、動穩(wěn)定度等。

⑴空隙率：空隙率小可減少空氣、水分進入混合料間。 空隙率過小會致混合料的抗車轍能力降低，一般控制在一定的范圍（2%～5%）。

為了確?；旌狭线m用工程實際質(zhì)量要求，根據(jù)多年施工經(jīng)驗，現(xiàn)將彎沉代表值在35～38（0.01mm）之間下臥層上面的瀝青混凝土空隙率控制數(shù)據(jù)供大家參考。

⑵穩(wěn)定度(試件成型雙面擊75 次) ：瀝青混合料的穩(wěn)定度應和施工路段的交通流量、車載噸位、路面基層彎沉值及其所在路面結構位置等相關聯(lián)。建議：

①鋪筑高速公路的瀝青混合料試件的馬歇爾試驗穩(wěn)定度選擇在12～15KN；上面層取下限，下面層取上限（下同）。

②國省干線馬歇爾試驗穩(wěn)定度宜選擇在10～

13KN；

③地方干線公路的馬歇爾試驗試驗穩(wěn)定度選擇在7～10KN；

⑶流值要求：流值是馬歇爾試驗中相對最大荷載時的豎向變形；其現(xiàn)階段主要用路面彎沉代表值來確定，并與交通量、公路等級、設計年限相關。建議：

高速公路瀝青混凝土馬歇爾試驗的流值

F—設計混合料流值;單位0.1mm；

L—實測路面基層彎沉值的代表值,單位0.01mm（下同）；

國省干線流值取高速公路流值的1.1 倍；地方干線流值取高速公路流值的1.2 倍。

⑷油石比：瀝青飽和度控制在70%～80%。瀝青飽和度主要取決于交通量和路面基層的強度。即路面彎沉代表值應和瀝青飽和度成一定比例關系：

表3 5cmAC-16F 型瀝青混凝土技術質(zhì)量指標

表4 G108 養(yǎng)護工程AC-16F 瀝青混凝土面層混合料生產(chǎn)配合比

這樣計算所得的瀝青飽和度是一個定值，可作為瀝青混合料配合比設計控制指標。 實際施工中，通過基層彎沉檢測的代表值和平均值也可計算出瀝青飽和度的控制范圍，但不得超過前述規(guī)定范圍值；

⑸粉膠比：小于0.075mm 料含量與瀝青等膠結材料含量的比例。 一般控制在1～1.6。

AC-13F 瀝青混凝土粉膠比為

AC-16F 瀝青混凝土粉膠比為

j—粉膠比（無量綱）。

⑹動穩(wěn)定度：應符合瀝青混凝土路面施工技術規(guī)范的要求。

瀝青混凝土流值和瀝青飽和度的確定不但要抗車轍，而且要抗裂縫和推移等病害產(chǎn)生。

2.3 配合比設計

根據(jù)擬定混合料的各項技術指標，通過配合比設計試驗來尋求達到各項技術指標的混合料的礦料級配和瀝青的含量。 G108 工程混合料的目標配合比級配見表2。 各項技術質(zhì)量指標詳見表3。

2.4 生產(chǎn)配合比調(diào)試

目標配合比試驗所得各項技術指標應與理想值相接近，否則應進行重新設計。

正式生產(chǎn)混合料前，應加大試驗抽檢頻率，取有代表性的混合料，進行混合料各種技術指標檢驗試驗。 通過大量的試驗檢測，確定G108 工程5cmAC-16F 型瀝青混凝土面層混合料的生產(chǎn)配合比見表4。

G108 工程，混合料礦料生產(chǎn)配合比級配的各項技術質(zhì)量指標基本符合理想值要求（詳見表3）。

2.5 嚴格混合料拌制工藝

瀝青混凝土拌合從集料的均勻程度、比例到集料、瀝青加熱溫度控制、油石比控制、拌合溫度控制、拌合時間控制均要進行嚴格的、經(jīng)常性的檢查。瀝青混凝土拌合樓會由于集料顆粒不穩(wěn)定產(chǎn)生大量的溢料、待料現(xiàn)象，必須根據(jù)料場儲料的實際情況進行處理。

2.6 嚴把施工工藝關

瀝青混凝土路面施工質(zhì)量關系路面使用質(zhì)量，應從驗收下臥層開始，到混合料攤鋪、碾壓，嚴格工序質(zhì)量檢查驗收。

3 檢查和考評

G108 戶縣段養(yǎng)護工程路段重車密度較大。 大量的碎石運輸車輛，載重均在30t 左右；而2008年鋪筑的5cmAC-16F 型瀝青混凝土面層經(jīng)過1年使用，未出現(xiàn)車轍及其他任何病害。

4 結語

瀝青混凝土路面車轍的預防主要取決于瀝青混凝土的質(zhì)量。但其他施工環(huán)節(jié)的工藝質(zhì)量也不能夠放松。

[1]中華人民共和國交通部.《公路瀝青路面設計規(guī)范》JTG D50-2006 北京：人民交通出版社，2006.

[2]中華人民共和國交通部.《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》JTG F40-20047 北京：人民交通出版社，2004。

[3]中華人民共和國交通部.《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTJ 052-2000 北京：人民交通出版社，2000.

[4]胡長順、黃輝華等.《高等級公路路基路面施工技術》北京：人民交通出版社，2000.