瀝青混凝土路面車轍原因分析及防治對策

馮昶

摘要：車轍是瀝青混凝土路面主要的破壞形式之一，當(dāng)前我國公路瀝青路面的車轍問題越來越突出。文章闡述了瀝青路面出現(xiàn)車轍的危害，分析了瀝青路面形成車轍的主要影響因素，針對瀝青混凝土路面車轍病害提出了相應(yīng)的預(yù)防對策。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；車轍；破壞；對策

許多高等級公路瀝青混凝土路面建成通車不久，在車輛荷載和環(huán)境條件的重復(fù)作用下，發(fā)生了較為嚴(yán)重的早期車轍損壞。瀝青混凝土路面車轍病害對車輛的行駛速度、行車舒適性及交通安全造成較大的影響。在高速公路及城市干線道路上過量的車轍造成了路面使用性能降低、維修期提前以及維修費用大幅度的增加。因此，研究如何提高瀝青路面的抗車轍能力，延緩車轍病害的發(fā)生具有重要意義。

1.瀝青路面出現(xiàn)車轍的危害

車轍是指在高溫和渠化交通的作用下，瀝青路面結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)的永久變形。車轍的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響了路面的使用壽命和服務(wù)質(zhì)量，給路面及路面使用者帶來了許多危害，如影響路面的平整度，路面平整度下降，降低了行車舒適性；輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了瀝青及路面結(jié)構(gòu)的整體強度，大大降低面層、基層以及路面結(jié)構(gòu)的整體強度，使得其它路面病害更易發(fā)生，從而誘發(fā)各種病害，如網(wǎng)裂和水損壞等；雨天路表排水不暢，降低了路面的抗滑能力，甚至于會由于車轍積水而導(dǎo)致車輛漂滑，從而影響安全行車，冬天車轍內(nèi)存水凝結(jié)成冰，路面抗滑能力下降，影響高速行車的安全。瀝青路面早期車轍破損問題，已成為影響我國公路健康發(fā)展的突出問題。

2.瀝青路面形成車轍的主要影響因素分析

2.1瀝青路面結(jié)構(gòu)類型

在一定厚度范圍內(nèi)，瀝青路面的厚度越大，永久變形也越大。采用剛性基層或半剛性基層材料的瀝青路面，由于基層具有很高的高溫穩(wěn)定性和抗剪切變形能力，因此，車轍主要產(chǎn)生在瀝青面層內(nèi)，而剛性基層和土層所產(chǎn)生的車轍只占很小的比例。在相同條件下，同樣厚度的路面，改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度大于普通瀝青混合料，總變形量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通瀝青混合料。

2.2瀝青混合料級配

瀝青混合料的高溫抗車轍能力60%是依靠集料的嵌擠能力。因此，集料的級配對瀝青路面的車轍有重大影響。高溫時的車轍，主要是混合料強度不足或塑性變形過剩造成的。瀝青混合料的強度取決于混合料的內(nèi)摩擦角和黏聚力，而在高溫時，瀝青混合料的勁度模量降低，其高溫抗車轍的能力有60%以上來自集料的嵌擠力。所以混合料應(yīng)該有良好的級配組成，最大程度的發(fā)揮集料的嵌擠能力。

2.3施工因素的影響

瀝青混合料在施工過程中，材料的質(zhì)量控制、瀝青混合料的材料與溫度均勻性，各種材料用量的控制、壓實溫度及壓實度的控制、層間的潔凈度及粘結(jié)效果等都會影響到路面的抗車轍能力。如施工時沒有充分壓實或料溫不夠等施工原因?qū)е碌臑r青面層壓實不足，而致使通車后的第一個高溫季節(jié)瀝青混合料在行車作用下，繼續(xù)壓密形成的車轍。

2.4高溫對車轍的影響

溫度是影響瀝青路面車轍深度的主要原因，車轍對溫度很敏感，溫度升高時，瀝青的粘度變小，其抵抗蠕變性能的能力下降，當(dāng)瀝青受到外力時，很容易發(fā)生永久剪切變形，導(dǎo)致瀝青材料橫向流動而產(chǎn)生車轍。在夏天炎熱的地區(qū)，瀝青路面在一定的氣溫和日照條件下，能吸收大量熱量，從而導(dǎo)致路面溫度上升，產(chǎn)生車轍。

3.預(yù)防瀝青路面車轍病害的對策

3.1混凝土路面結(jié)構(gòu)選擇

在條件允許的情況下，多選擇半剛性基層。在進(jìn)行瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)的選取時應(yīng)考慮路面應(yīng)具有密實上面層，可以提供良好的通行能力，能提供有力的抗車轍能力，并滿足抗水損壞能力與抗疲勞能力；中下面層應(yīng)盡量采用低瀝青含量、骨架型結(jié)構(gòu)或間斷級配，且有較好的使用性能。因此，瀝青路面上面層主要考慮防止水損害的發(fā)生，可以選取改性密級配瀝青混合料（AC）、高性能瀝青混合料（Superpave）、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）等。相比之下，下面層的抗車轍作用更為重要，可以選取密級配瀝青混合料（AC）、密級配瀝青碎石（ATB）、開級配瀝青碎石（ATPB）c適當(dāng)考慮超載車輛對路面的影響，在上、中面層選用改性瀝青；細(xì)集料采用機制砂。

3.2抗車轍瀝青混合料級配設(shè)計

為了提高混合料在高溫時的抗剪能力，應(yīng)充分的發(fā)揮集料之間的嵌擠作用，級配設(shè)計應(yīng)形成骨架結(jié)構(gòu)。因為瀝青材料本身的特性，科學(xué)的選擇瀝青混合料配合比，能提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。同時，在重載交通路段下，瀝青混合料可采用特殊的抗車轍混合材料，提高其動穩(wěn)定度指標(biāo)，減少重載和渠化交通對路面的影響。

3.3抗車轍劑的應(yīng)用

通過添加專用的抗車轍改性劑可提高瀝青混合料動穩(wěn)定度，能夠有效地提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，且施工方便、價格適中、效果顯著。如車轍王是一種由多種聚合物復(fù)合成的瀝青混合料添加劑，它通過集料表面的增黏、加筋、填充以及瀝青改性、彈性恢復(fù)等多重作用而大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，并對瀝青混合料的水穩(wěn)定性和低溫抗裂性也有改善。

3.4加強施工質(zhì)量控制

進(jìn)行混凝土面層施工時，要加強混凝土面層混凝土的施工質(zhì)量，瀝青混合料的施工應(yīng)嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行，鋪筑瀝青層前，應(yīng)檢查基層或下臥瀝青層的質(zhì)量，不符要求的不得鋪筑瀝青面層。確定石油瀝青加工及瀝青混合料施工溫度應(yīng)根據(jù)瀝青標(biāo)號及粘度、氣候條件、鋪裝層的厚度。

3.5嚴(yán)格控制超載車輛的通行

避免超載現(xiàn)象的發(fā)生，并控制高壓輪胎的使用，因為重載車的高壓輪胎發(fā)生的剪應(yīng)力在夏季高溫期很容易使瀝青混凝土路面發(fā)生失穩(wěn)性車轍病害，所以必須對大型重載車超載現(xiàn)象進(jìn)行嚴(yán)格檢查，減少路面養(yǎng)護(hù)成本和交通安全隱患。