| 标题 | 沥青路面车辙损坏成因及防治对策研究 |
| 范文 | 陆芳+祝传魁 摘 要：沥青路面具有表面平整、行车舒适、噪音低、施工期短、维护简单等众多优点，已经广泛的应用于公路工程施工中。随着交通量的增长、轴载增加、持续的高温天气等交通、环境综合的影响，车辙病害已经成为最严重的路面病害之一，亟待解决。 关键词：沥青路面；车辙损坏；防治对策 沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点，因此获得越来越广泛的应用。车辙的产生，不仅增大了高等级公路沥青路面的养护难度和费用，同时也大大地降低了路面的使用性能及行车安全性。我国绝大部分高速公路都采用沥青路面。隨着我国社会经济和交通运输的快速发展，客运和货运量迅速增加，道路交通流量迅猛增大，特别是重载车辆的增多和高压轮胎的使用，交通流的渠化，车辙已成为高速公路沥青路面的主要病害之一。 1 车辙的定义及类型 车辙是沥青路面特有的一种损坏现象，它是在高温条件下车辆荷载长时间作用的结果。车轮经常碾压产生出轮迹带，轮迹带逐渐产生下洼形变，并形成两条纵向的槽，即为车辙。路面车辙是路面周期性评价及路面养护中的一个重要指标。多数沥青路面修筑在半刚性基层上，且施工中对压实度要求较高，基层强度及板体性好、变形小，除了某些基层施工不良的路段外，结构型车辙一般很少，而磨损性车辙在我国几乎是没有的。目前所见到的车辙基本上都属于流动性车辙。具体类型如下： 1、磨耗型车辙。由于沥青路面结构面层材料在车轮磨耗和自然环境作用下持续不断地损失形成。在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落；在冬季路面铺撒防滑料（如：砂）时，磨损型车辙会加速发展。此外，汽车使用防滑链和突钉（胶钉）轮胎时会使其加速发展。 2、结构型车辙。交通荷载反复作用下，路面结构产生整体永久变形而形成的结构型车辙。常起源于路基及碎石基层变形的积累。这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足，在交通荷载反复作用下产生向下的永久变形、作用或反射于路面。 3、失稳型车辙。沥青路面结构层在交通渠化作用下，当沥青混合料高温稳定性不足时，由于材料的粘性流动变形而形成。绝大多数车辙是由于在交通荷载产生的剪切应力的作用下，路面层材料失稳，凹陷和横向位移形成的。此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。一般出现在车辆轮迹的区域内，当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力，特别是重载车辆高频率通过，路面反复承受高频重载时，极易产生此类车辙。此外，在高速公路的进出口，交费站或一般公路的交叉路口等减速或缓行区，这类车辙较为严重。因为这些地区车速较低，交通荷载对路面的作用时间较长，易于引起路面材料失稳、横向位移和永久变形。 2 沥青路面车辙损坏成因 1、沥青混合料 现行的沥青路面设计的主要依据指标是沥青混合料的强度，其取决于混合料的粘结力和内摩擦角的影响；粘结力又取决于沥青材料的化学结构、胶体结构、物理化学性质、稠度、沥青膜的厚度、沥青矿料比、沥青与矿粉系的分散结构特征以及沥青与矿料的相互作用。 ①材料性质。沥青的粘度和沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个因素；沥青粘度越大，沥青与矿料之间的粘附越好，那么混合料的高温稳定性越好，因此要选用粘度大的沥青和非酸性矿料以提高混合料的高温稳定性和强度，以便产生较高的抗车辙能力；沥青改性是一种提高沥青高温稳定性的有效手段，改性沥青混合料同标准混合料相比车辙深度有明显减少。 ②矿物集料的表面纹理、料颗粒大小、形状、级配、颗粒相互位置、矿料数量，可以影响混合料的孔隙结构，即孔隙的大小、形状与连通闭合情况、沥青用量状况以及沥青的用量和沥青同集料的互相作用情况，因而可以对车辙的大小表现出不同的影响。 ③矿料级配。为探讨集料级配对车辙大小的影响，有关研究人员将集料分为过细级配组、细级配组和粗级配组三种，环道试验结果表明：热拌沥青混合料在最佳沥青含量、8%空隙率时粗级配有较大的车辙深度，过细级配次之，细级配组车辙深度最小。可见，单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力。 2、路面结构组成 沥青路面的抗车辙能力还与路基类型和路面厚度有关。当其路基为砂土材料时，面层厚度对车辙影响很大，面层沥青混合料较薄时车辙较深，而且较大部分来自路基的形变；而当面层较厚时，路基基本上不产生车辙。在当路基为刚性或半刚性材料时，车辙的深度随沥青混合料面层厚度的增大而增加，这时的车辙总量90%来自于沥青混合料面层本身。由此认为，当路基和基层强度较高时，采用薄沥青混合料面层可以有效地控制车辙深度，而当路基基层强度较弱时应适当增加面层厚度，但这样构筑的道路，往往由于路面回弹模量与路基回弹模量之间的比值过大，带来不尽合理的结构组合，而且也不够经济。平钟高速路基地质结构复杂，车辙病害的成因与结构密不可分。 3、交通荷载及环境条件 ①渠化交通。由于城市道路交通组织的渠化，导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。在同一结构、同一条道路上，划分出不同交通形式的两段道路进行试验，结果证明：渠化交通路段的车辙显著增长，混合交通路段车辙增加较慢，其原因是混合交通时荷载作用范围较宽，变形面较大，同一位置的车辙累积较小，而渠化交通同一位置处的车辙累积量大。 ②荷载。试验研究证明：车辆超载加快路面的病害。在不同的轴载作用下，重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多；道路交叉口和停车点的车辙通常为正常行驶路段的2～5倍。 4、环境气候条件 温度升高时沥青粘度变小，其抵抗蠕变的能力下降，在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。当路面积水或路面结构含水量增加时，沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或破坏，在行车荷载和水分的联合作用下，这种病害会明显加剧，导致沥青路面产生较大的车辙。 3 沥青路面车辙防治措施 1、合理的结构组合设计。面层直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响，因此要有足够的承载力，以承担设计期内累计轴载次数，限定车辙发展深度。合理选用技术参数，各结构层模量不宜相差太大，特别是中间层的级配要合理，表面层最佳油石比可以弥补第二层抗车辙能力。 2、材料的合理选用。集料强度、形状、表面性状、清洁状态、沥青性能与集料相容性，注重材料的协同性和料源特性，保证所用材料的高品质。改善矿料级配同时适当增加粗集料用量和控制剩余空隙率，使粗细集料形成骨架密实结构。可适当采用高粘度的沥青。 3、最优配合比设计。重视级配范围对抗车辙能力的影响，关键是确定适宜的筛孔通过率、孔隙率、油石比。选用温度敏感性低、稠度较高的沥青或改性沥青，同时严格控制沥青的用量。严格准确地控制混合料配合比，设法加足矿粉，严格控制运输车辆便于卸料，涂抹油料；采用透层油与粘层时也要严格控制用油量。 4、使用改性添加剂。积极引进并采用新的改性剂如橡胶、树脂、塑料、无机物改性剂、抗车辙剂、纤维等改性混合料添加剂，适当提高粉胶比，提高胶结料粘附性，降低温度敏感性。 4 结束语 总之，近年来，我国公路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用非常严重，尤其会导致路面车辙的产生。我们应该重视车辙问题，在施工过程中时刻牢记对各种病害的防治，在不断总结施工经验和研究的同时，积极引进国际先进的防治车辙的新工艺、新技术及新材料，为我国的交通事业腾飞奠定良好基础。 参考文献 [1]范志强，沥青路面车辙产生的原因和防止措施[J]；标准化，2011.18 |
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