瀝青混凝土路面車轍產(chǎn)生原因和防治措施

張汝騰

(衡水公路工程監(jiān)理咨詢公司)

1 車轍的形成

1.1 壓密形變

壓密形變是車輛在道路上行駛使道路得到進(jìn)一步壓實(shí)而產(chǎn)生的永久性變形。壓密形變是有限的，主要由瀝青混凝土的施工孔隙率引起。由馬歇爾結(jié)果引起的孔隙率一般3％～5％，而施工過程中，當(dāng)要求壓實(shí)度達(dá)到98％時(shí)，引起的施工孔隙率為5％～7％，這樣瀝青混凝土路面在行車荷載的反復(fù)碾壓下，就會使孔減少，從而產(chǎn)生壓密形變。

1.2 側(cè)向流動形變

側(cè)向流動形變是在高溫時(shí)瀝青混凝土路面中瀝青軟化、粘結(jié)力降低，在車輪的反復(fù)作用，輪下瀝青混合料產(chǎn)生剪切而被擠壓到兩側(cè)而形成的形變，實(shí)質(zhì)原因是瀝青混凝土的粘力和內(nèi)摩擦角較小。

1.3 車轍的形成過程

(1)初始階段的壓密過程。在瀝青路面碾壓成型開放交通以后，瀝青面層以及各結(jié)構(gòu)層材料中均存在一些空隙，在汽車荷載作用下。仍會有進(jìn)一步的壓密過程。

(2)瀝青混合料的流動過程。高溫下的瀝青混合料處于以粘性為主的粘彈性狀態(tài)，在車輪荷載作用下，瀝青及瀝青膠漿便產(chǎn)生流動，從而使混合料的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，而向兩側(cè)隆起。

(3)礦質(zhì)集料的重新排列及礦質(zhì)骨架的破壞。高溫下處于半固體狀態(tài)的瀝青混合料，由于瀝青及瀝青膠漿在荷載作用下的流動，此時(shí)礦質(zhì)骨架逐漸成為荷載的主要承擔(dān)者，再加上瀝青的潤滑作用，礦質(zhì)集料會產(chǎn)生錯(cuò)動，促使瀝青及膠漿向其富集區(qū)流動。

2 施工預(yù)防措施

2.1 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(jié)力和內(nèi)摩阻力、影響瀝青混合料粘結(jié)力的因素主要是瀝青粘度、瀝青用量、瀝青與礦料互相作用的特性，瀝青的粘度越高，瀝青混合料的粘結(jié)力越大，具有的抗剪強(qiáng)度較高。

瀝青類型應(yīng)根據(jù)環(huán)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(yīng)選用較粘稠的符合重交通瀝青技術(shù)要求的優(yōu)質(zhì)瀝青和改性瀝青。從瀝青品質(zhì)及路用性能來看，進(jìn)口瀝青稍優(yōu)于國產(chǎn)瀝青。

2.2 瀝青用量

混合料的粘結(jié)力與瀝青用量有關(guān)，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(jié)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(jié)力，同時(shí)混合料缺乏應(yīng)有的工作度，難以壓實(shí)，且易出現(xiàn)松散、離析現(xiàn)象。

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

2.3 礦料級配

礦料級配、顆粒形狀及表面特性瀝青混合料的嵌擠力和內(nèi)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(nèi)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、顆粒形狀良好、表面粗糙、壓碎值小、與瀝青有良好粘附性的礦料是非常關(guān)鍵的。

礦料的最大粒徑、級配組成不同，所組成的瀝青混合料強(qiáng)度構(gòu)成不同，受自然因素的影響也不同。嵌擠型的瀝青混合料(如瀝青碎石)的強(qiáng)度是以礦料間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為主，瀝青的粘結(jié)力為輔而構(gòu)成，其受溫度的影響較小，但透水性大，耐久性差。密實(shí)級配型的瀝青混合料(如瀝青混凝土)的強(qiáng)度是以瀝青與礦料間的粘結(jié)力為主。礦料的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為輔而構(gòu)成，其透水性小，耐久性好，但受溫度影響較大。

3 避免產(chǎn)生車轍的方法

3.1 限載

(1)大力宣傳《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》。超限運(yùn)輸對公路的破壞已引起業(yè)內(nèi)有關(guān)人員的高度重視，交通部為此在2000年發(fā)布了《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，對各類車軸的軸載作出了明確規(guī)定。路政管理部門要對《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》廣為宣傳，以引起全社會的關(guān)注，提高司機(jī)及車主對超載運(yùn)輸危害的認(rèn)識，自覺地遵守《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》。

(2)杜絕私自改裝車輛。

運(yùn)輸管理部門要采取一定的控制手段，嚴(yán)格限制車輛的改裝，限制超重車輛的通行。同時(shí)建議汽車生產(chǎn)廠對重型車的研制和生產(chǎn)要結(jié)合我國公路的現(xiàn)狀，不要盲目提高軸載，以免加速公路的早期破壞。

(3)加強(qiáng)路檢力度，依法治理超限運(yùn)輸。路政管理部門要配備先進(jìn)的檢測設(shè)備，提高檢測效率，加強(qiáng)上路檢查的力度，認(rèn)真貫徹《超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定》，對違規(guī)車輛依法進(jìn)行必要的處罰，持之以恒地治理超限運(yùn)輸。

3.2 提高粗骨料用量，摻加外加劑，降低瀝青用量

目前高速公路一般通過摻加外加材料提高瀝青混凝土本身的強(qiáng)度以抵抗永久變形能力，如SBS改性瀝青混凝土等，由試驗(yàn)得知當(dāng)SBS摻加量為3％時(shí)轍槽壽命增加了10倍。可采用美國工程兵試驗(yàn)機(jī)來進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，最大限度地降低瀝青含量來提高瀝青混凝土的密實(shí)度。建議對用于重載車較多的路面的瀝青混凝土組成設(shè)計(jì)進(jìn)行抗車轍試驗(yàn)，以滿足重載車輛對路面的特殊要求。

為了提高路面的抗車轍能力，近幾年來我國引來了幾種新型瀝青混凝土類型，如SMA、SAC等。其主要特點(diǎn)是提高4.75mm粒徑以上的礦料成份，使之形成緊密嵌鎖的結(jié)構(gòu)，來抵抗永久變形的產(chǎn)生。這在國際上也是瀝青混凝土路面發(fā)展的趨勢。

3.3 保證瀝青混凝土施工質(zhì)量

在正式拌和前，要校核拌和器的計(jì)量系統(tǒng)，以滿足配合比的精度要求，取締小型連續(xù)式瀝青混凝土拌和設(shè)備在高級路面施工中的使用，保證瀝青混凝土的拌和質(zhì)量，碾壓時(shí)要一氣呵成，直至達(dá)到所要求的壓實(shí)度，以免孔隙率偏大，影響瀝青路面的穩(wěn)定性和抗疲勞強(qiáng)度，引起瀝青混凝土路面的早期破壞。