如何防治瀝青路面出現車轍的措施與探討

羅井泉 李艷萍

摘要:瀝青混凝土路面具有表面平整、接縫少、行車舒適、耐磨、低噪聲、施工期短、養護維修簡便等優點,已廣泛應用于我國高等級公路。本文分析了瀝青路面車轍形成的機理和車轍的成因,并提出了相應的防治措施。

關鍵詞:瀝青路面;車轍;高等級公路

1 前言

隨著我國經濟的發展,交通量不斷增大,軸載明顯增加,給瀝青路面帶來了明顯的早期損害。“車轍”是早期損害中最普遍的現象之一,嚴重影響行車質量,降低瀝青混凝土路面的使用壽命,有時還引發交通事故。因此,改善瀝青混凝土路面的質量,減少其早期損害,越來越受到人們的重視。實踐表明,車轍使路面性能降低,是導致路面損害最主要的原因。

2 瀝青路面車轍的三種機理

2.1 由于荷載作用超過路面各層的強度。發生在瀝青面層以下包括路基在內的各結構層的永久性變形。成為結構性車轍。這種車轍的寬度較大,兩側沒有隆起現象。橫斷面成v字形。

2.2 瀝青混凝土的側向流動變形.在高溫條件下,車輪輾壓的反復作用,荷載應力超過瀝青混合料的穩定度極限,使流動變形不斷累積形成車轍叫做瀝青混合料的流動性車轍或失穩性車轍。一方面是車輪作用,部位下凹。另一方面車輪作用甚少的車道,兩側反而向上隆起。在彎道處還明顯向外推擠,車道線及停車線因此可能成為變形的曲線。無疑這部分車轍將取決于瀝青混合料的流動特性。

2.3 冬季埋釘輪胎形成的磨損性車轍。在我國由于基層基本上是半鋼性基層,車轍基本上都屬于瀝青混合料的流動性車轍。對這種車轍可以說沒有有效的維修方法。只有采用新的材料或將原有材料再生改造以更換產生車轍的層次。

另外還有一種在國外較少發生.在我國卻常常發生的車轍。它是由于瀝青面層本身的壓密造成的。這是非正常的車轍。尤其在我國有些高速公路施工時沒有很充分的壓實。過分追求平整度。在降低溫度后碾壓。造成壓實度不足。致使通車后的第一個高溫季節混合料繼續壓密。在交通車輛的反復碾壓作用下,空隙率不斷減小,達到極限的殘余空隙率后才趨于穩定。它一方面產生壓實變形。同時平整度迅速下降.甚至形成明顯的車轍。這種車轍兩側沒有隆起,只有下凹。成為V字型或w型。這是由于施工不良造成的非正常情況的車轍。從這個角度出發.為減少車轍最重要的一點是施工過程中加強碾壓。切忌片面追求平整度。而放松壓實。保證壓實度使空隙率控制在標范圍內.這是非常重要的。

3 車轍產生的原因

半剛性基層路面的車轍主要產生于瀝青混凝土面層,而產生車轍的主要原因是瀝青混合料的高溫穩定性不足,在車輛的重復荷載作用下產生變形累積。影響瀝青混合料高溫穩定性主要是瀝青混合料的高溫抗剪切能力及內摩阻力。通過瀝青類型、瀝青用量、礦料級配、顆粒形狀及表面特性、瀝青混凝土空隙率等多方控制可以有效提高瀝青混合料的高溫抗剪切能力及內摩阻力。

3.1 瀝青類型

瀝青混合料的抗剪切能力主要取決于瀝青混合料的粘結力和內摩阻力,影響瀝青混合料粘結力的因素主要是瀝青粘度、瀝青用量、瀝青與礦料相互作用的特性,瀝青的粘度越高,瀝青混合料的粘結力越大,因而具有較高的抗剪強度。

瀝青類型應根據環境氣候、交通條件等合理選用,尤其是氣溫高、渠化交通的道路應選用較粘稠的符合重交通瀝青技術要求的優質瀝青和改性瀝青。從瀝青品質及路用性能來看,進口瀝青稍優于國產瀝青。

3.2 瀝青用量

混合料的粘結力與瀝青用量有關,用量越大,礦料顆粒間游離的自由瀝青越多,礦料周圍的瀝青膜越厚,混合料的粘結力越低。反之,瀝青不能完全裹覆礦料顆粒界面也影響瀝青混合料的粘結力,同時混合料缺乏應有的工作度,難以壓實,且易出現松散、離析現象。

為了提高瀝青混合料的粘結力,除采用高質量的瀝青外,嚴格控制瀝青的合理用量是很關鍵的。瀝青用量必須嚴格按馬歇爾試驗指標,并綜合考慮氣候條件、交通類型,公路等級等因素,同時進行混合料的殘留穩定度和動穩定度檢驗,并對擬定的配合比進行車輛的試驗,合理確定最佳的瀝青用量。

3.3 礦料級配、顆粒形狀及表面特性

瀝青混合料的嵌擠力和內摩阻力主要取決于礦料級配、顆粒形狀及表面特性、瀝青用量等。為使瀝青混合料的內摩阻力增大,滿足抵抗永久變形的能力,除采用最佳的瀝青用量外,采用潔凈、具有良好的顆粒形狀、表面粗糙、壓碎值小、與瀝青有良好的粘附性的礦料是非常關鍵的。

3.4 空隙率

空隙率對瀝青混凝土的耐久性和熱穩定性均有影響,從耐久性角度出發,希望其空隙率盡可能減小,從熱穩定性角度來講,其空隙率又不能太小,當然空隙率較大對熱穩定性也不利。空隙率對瀝青混合料的抗車轍性能有一臨界值,偏離這一臨界值越多其抗車轍能力降低越大。4%的空隙率最接近臨界值。馬歇爾試驗法決定瀝青用量時,空隙率是一個關鍵的指標,同時又是一個不易控制的指標。馬歇爾試驗時不僅要求盡可能測試準確,同時應綜合考慮礦料空隙率、瀝青所占的空隙率和剩余空隙率的分配問題。在施工時,保證瀝青混凝土良好的壓實,對改善瀝青混凝土面層的抗變形能力是很有幫助的。

4 瀝青混凝土路面車轍的防治措施

4.1 提高基層強度和剛度

盡量采用無機結合料穩定粒料來作為半剛性基層材料。無機結合料穩定粒料的強度和剛度都很高,具有板體性、水穩定性、抗裂性、一定的抗凍性和良好的力學性能,對車轍的影響很小。

4.2 提高車轍試驗的指標

針對我國現行車轍試驗規范值偏小的情況,我們在瀝青混凝土配合比設計時應有意識地提高混合料中車轍試驗的動穩定度值標準,以減少車轍的產生。

4.3 控制混合料的質量

選用粘度高、針入度小、軟化點高、含蠟量較低的優質石油瀝青;選用改性瀝青,提高混合料的粘結力;采用滿足規范級配要求的粒徑較大的碎石(尖銳棱角、粒糙表面和良好的級配)、碎石含量較多的瀝青混合料,嚴格控制針片狀含量;將礦粉用量與瀝青用量的質量比控制在1.0～1.2,天然砂的含量<15%或采用機制砂;嚴格控制瀝青用量,尤其不要過量;瀝青混合料施工壓實度必須滿足規范要求;盡量選擇粗顆粒含量稍高、細顆粒含量適宜的級配。

4.4 施工工藝控制是瀝青混凝土路面的關鍵

瀝青混凝土路面施工,從目標配合比到生產配合比,到配合比的驗證,工程技術人員應完成全部試驗,認真分析數據,保證級配好、油石比最佳。

為了確保瀝青路面的混合料級配、油石比、壓實度、平整度、抗滑指標,施工中監理應掌握拌和站控制室的數據,了解各集料、瀝青、礦粉的用量,從而控制混合料的級配、油石比。

路面攤鋪碾壓時,應掌握熨平板的振級,從而保證松鋪系數可靠,壓實厚度足夠,減小車轍深度為保證平整度好,應在試驗段確定碾壓方式,施工中嚴格控制碾壓l方式,臨理應認真控制,甚至對碾壓遍數進行計數,從而保證可靠的壓實度,好的平整度。

對于抗滑指標是混合料自身俘在的紋理性能,不應犧牲壓實度片面追求。施工中,往輪碾上噴灑水的時候,要注意控制噴灑量,以防降低混合料溫度,要采用霧狀噴灑器。在混合料接縫處或冷熱搭接處,要采用橫縫橫壓。

5 結束語

綜上所述,產生車轍的因素很多,要減少車轍,必須從設計到施工全面控制好質量,在修筑瀝青路面時,應先從選用優質材料入手并采用合理的施工工藝,以求得滿足抗車轍要求的瀝青路面是不難實現的。