瀝青路面車轍的防治

王偉

(黑龍江東綏高速公路有限公司)

1 車轍的形成機(jī)理及影響因素

車轍主要發(fā)生在高溫季節(jié)，在渠化交通的重交通道路上。當(dāng)瀝青路面采用半剛性基層時(shí)，車轍主要發(fā)生在瀝青面層。根據(jù)車轍形成的起因，可分為三種類型。

(1)失穩(wěn)型車轍

這類車轍是由于瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，內(nèi)部材料流動，產(chǎn)生橫向位移而發(fā)生，通常集中在輪跡處。

(2)結(jié)構(gòu)型車轍

這類車轍是由于路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下產(chǎn)生整體永久變形而形成，主要是由于路基變形傳遞到面層而產(chǎn)生。

(3)磨耗型車轍

由于瀝青路面結(jié)構(gòu)頂層的材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下持續(xù)不斷地?fù)p失而形成，尤其是汽車使用了防滑鏈和突釘(膠釘)輪胎后，這種車轍更易發(fā)生。

三種類型車轍中以失穩(wěn)型車轍最為嚴(yán)重，其次為磨耗型車轍。在軟土地區(qū)、路基路面結(jié)構(gòu)整體承載力不足時(shí)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)型車轍的可能性較大。

2 車轍形成過程

(1)初始階段的壓密過程

瀝青混合料經(jīng)碾壓后，在高溫下處于半流態(tài)的瀝青及由瀝青與礦粉組成的膠漿被擠進(jìn)礦料間隙中，同時(shí)集料被強(qiáng)力排列成具有一定骨架的結(jié)構(gòu)。交付使用后，在汽車荷載作用下，密實(shí)過程進(jìn)一步發(fā)展，在輪轍位置產(chǎn)生局部沉陷。

(2)瀝青混合料的側(cè)向流動

高溫下的瀝青混合料在輪胎荷載作用下，瀝青及瀝青膠漿產(chǎn)生流動，除部分填充混合料空隙外，還將促使瀝青混合料產(chǎn)生側(cè)向流動，從而使路面受載處被壓縮，而輪轍的兩側(cè)向上隆起形成馬鞍形車轍。

(3)礦質(zhì)集料的重新排列及礦質(zhì)骨架的破壞

高溫下處于半固態(tài)的瀝青混合料，由于瀝青及膠漿在荷載作用下首先流動，混合料中粗、細(xì)集料組成的骨架逐漸成為荷載主要承擔(dān)者，促使瀝青及膠漿向富集區(qū)流動，加速了混合料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的破壞，特別是當(dāng)瀝青及膠漿過多時(shí)，這一過程會更加明顯。

由此可見，車轍形成的最初原因是壓密及瀝青高溫下的流動，最后導(dǎo)致骨架的失穩(wěn)，從本質(zhì)上講就是瀝青混合料的結(jié)構(gòu)特征發(fā)生了變化。影響瀝青路面車轍的因素主要有集料、結(jié)合料、混合料類型、荷載、環(huán)境條件等。此外，壓實(shí)方法會直接影響瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而對車轍產(chǎn)生影響。

3 瀝青路面車轍的防治措施

對于失穩(wěn)型車轍，通過以下辦法可以減緩:確保瀝青混合料中含有較多的經(jīng)破碎的集料;集料級配必須含有足夠的礦粉;大尺寸集料必須具有較好的表面紋理和粗糙度;集料級配要含有足夠的粗顆粒;瀝青結(jié)合料具有足夠的站度;集料顆粒表面的瀝青膜須具有足夠的厚度，確保瀝青與集料間的黏聚力。

對于結(jié)構(gòu)型車轍通過以下方法可以減緩:確保基層設(shè)計(jì)滿足工程點(diǎn)實(shí)踐要求;基層材料滿足規(guī)范要求，含有較多經(jīng)破碎的顆粒;混合料內(nèi)含有足夠的礦粉;基層應(yīng)充分地壓實(shí)，工后不產(chǎn)生附加壓密;路基壓實(shí)應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的要求。

磨耗型車轍主要是由于大顆粒集料缺乏韌性，帶突釘輪胎作用，集料級配空隙太大以及集料周圍瀝青膜厚度不足而致。對此，可通過交通管制、改善混合料級配來防治。

選用適宜的集料、礦粉、粘度較高的瀝青和優(yōu)質(zhì)重交通瀝青，選用堅(jiān)硬、安定、表面粗糙、顆粒接近立方體的與瀝青有較好粘附性的集料及采用石灰?guī)r等憎水性石料磨細(xì)得到的礦粉，以及優(yōu)質(zhì)粘稠瀝青均可大大提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性及瀝青路面抗車轍能力。

采用合理的瀝青混合料配合比。在瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)中，對瀝青路面車轍產(chǎn)生影響的因素，主要包括兩個(gè)方面:一是集料的級配組成;二是各種材料的配比。這兩方面均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，以馬歇爾實(shí)驗(yàn)及車轍實(shí)驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)進(jìn)行確定，但對集料的極配組成在現(xiàn)有的規(guī)范范圍內(nèi)盡可能地采用大粒徑較多的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。對瀝青的用量則應(yīng)選擇最佳瀝青用量范圍的下限。因?yàn)闉r青用量的大小對瀝青混合料的高溫抗車轍能力具有敏感性。

采用新結(jié)構(gòu)、新材料。采用間斷型級配瀝青混凝土作為抗滑表層，面層采用連續(xù)級配的中粒式或粗粒式瀝青混凝土以承擔(dān)疲勞、耐久、防滲任務(wù)，這樣就可滿足抗車轍、抗裂、防水、抗滑、耐磨等要求。SMA是一種抗車轍能力強(qiáng)、耐久性能良好的面層混合料，主要用于重交通道路，而且多作為表面層。它是由軋碎集料和填充在骨架空隙的瑪蹄脂(瀝青、填料、纖維的整體)所組成的一種間斷級配瀝青混和料。值得補(bǔ)充的是，為了防止混合料流淌，以及能夠增加瀝青用量，減少粗骨科與瑪蹄脂的離析。

常在生產(chǎn)過程中添加纖維穩(wěn)定劑和(或)使用改性瀝育。SMA作為間斷級配混合料表面層，其高的粗骨料含量增加了碎石之間相互嵌擠而形成礦物骨架，阻礙混合料發(fā)生永久變形，從而大大改善瀝青路面抗車轍性能。

注重施工質(zhì)量。瀝青路面在施工中，除了應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)范要求進(jìn)行施工外，最重要的有兩點(diǎn):一是瀝青混合料施工溫度的控制;二是瀝青路面的施工碾壓。瀝青混合料施工溫度控制包括料拌溫度、出廠溫度、到場溫度、初壓溫度，應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)范控制，尤其是拌和時(shí)要分別控制瀝青溫度、集料溫度，任何一個(gè)溫度控制不到位，都會影響混合料的性能。瀝青混合料溫度過高，易導(dǎo)致瀝青的老化，過低時(shí)又會給攤鋪碾壓造成困難。而在保證混合料中碎石不被壓壞的條件下，采用較高的壓實(shí)度是瀝青路面施工的最后一道工序，也是防止或減輕路面車轍的最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。所以，瀝青路面壓實(shí)機(jī)具的配備不僅要滿足施工的基本要求，而且要有足夠的數(shù)量和壓實(shí)功能的機(jī)具，以確保瀝青混合料攤鋪完畢后進(jìn)行及時(shí)有效的壓實(shí)。