交叉路口瀝青混凝土路面車轍病害成因及對策

李亞琦

摘? 要：車轍是車輛在路面上行駛后留下的車輪永久壓痕。在路面周期性評價和路面養(yǎng)護(hù)中，路面車轍是一項非常重要的內(nèi)容，決定著公路的使用壽命和車輛行駛的舒適程度，需要引起我們的高度重視。該文結(jié)合實際的工程案例，對交叉路口瀝青混凝土路面車轍病害的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出了具有針對性的措施，具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：車轍;瀝青混凝土;病害

中圖分類號：U41? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

近幾年來，從河南中公交通檢測有限公司的檢測數(shù)據(jù)情況來看，S104鄭常線焦作境馬營至小中里段改建工程、S308冢沁線大紙坊至大梁莊段大修工程、Z003安李線安陽城至李屯段大修工程等多條道路普遍在交叉路口段瀝青混凝土路面車轍較為嚴(yán)重。病害表現(xiàn)為裂縫、松散、擁包、推移、車轍和開裂等現(xiàn)象。距交叉口150 m范圍內(nèi)表現(xiàn)尤為嚴(yán)重，如圖1所示。

1 病害原因分析

1.1 車輛的速度變化

交叉路口段瀝青混凝土路面車轍屬于路面質(zhì)量通病，難以徹底消除。交叉路口車輛頻繁停車、起步，對路面產(chǎn)生較大的推移剪應(yīng)力，交叉路口地下管線比較多，路面壓實不充分。夏季高溫天氣下，重型車輛交叉路口段往往會出現(xiàn)減速、加速現(xiàn)象，車輛輪胎會對路面進(jìn)行沖擊、推移和揉搓，加劇了波浪擁包、車轍、開裂等病害的產(chǎn)生。

1.2 路面溫度變化

在運營過程中，瀝青混凝土路面與路基相比受氣候和溫度的影響更為明顯。車輛在停車等待時，發(fā)動機直接給路面進(jìn)行加熱，同時排出大量的高溫氣體，導(dǎo)致路面溫度比一般路段要高。瀝青混凝土路面易軟化、推移，并產(chǎn)生車轍和擁包。

1.3 氣候條件影響

瀝青混凝土路面在行車荷載、溫度變化、雨水侵蝕、冰雪凍融等因素反復(fù)作用下，瀝青結(jié)合料已經(jīng)嚴(yán)重老化，瀝青與集料之間黏附性變差，造成瀝青混合料松散、剝落。在車輛荷載的反復(fù)碾壓下路面結(jié)構(gòu)遭到破壞、產(chǎn)生疲勞開裂，并容易出現(xiàn)車轍和裂縫等病害。

1.4 瀝青路面厚度

瀝青路面厚度與車轍具有比較復(fù)雜的關(guān)系，在不同的路面結(jié)構(gòu)中，即使使用相同的材料，也會發(fā)揮出不同的性能和效果。當(dāng)路基的強度較高，控制車轍程度需要采用薄瀝青混合料面層，當(dāng)路基基層強度較弱時，為了避免對車轍造成較大的影響，需要對面層厚度進(jìn)行適度地增加。這種情況下的道路，會耗費較多的經(jīng)濟成本，結(jié)構(gòu)之間的組合也不科學(xué)，并且路面回彈模量與路基回彈模量之間的比值過大，不是最佳的選擇。

1.5 改性瀝青的使用

對瀝青進(jìn)行改性能夠使瀝青的穩(wěn)定性得到有效提高，與普通瀝青混合料相比，使用改性瀝青能夠有效減少車轍深度。這種瀝青最大的特點是溫度比較恒定，因為穩(wěn)定性較強，受外界環(huán)境的影響較小，能夠使道路的耐磨性、抗老化性等得到有效提升，同時大大減少車轍的形成。

1.6 配合比的設(shè)計

在溫度較高的情況下，在車輛荷載較大的時候，會產(chǎn)生強大的水平推擠力和水平剪切力，增加瀝青的承重壓力，對瀝青造成一定的破壞。因此，需要對瀝青的配比進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，通常情況下，車轍最小的是中粒式瀝青混合料，處于中間位置的是細(xì)粒式混合料，車轍最大的是粗粒式混合料。選擇孔隙率的原則是依據(jù)經(jīng)驗，當(dāng)孔隙率小于某一臨界值后，孔隙率需要不斷降低，材料中的流動部分不能得到有效吸收，混合料的外部會出現(xiàn)錯位和變形，最終變成車轍。數(shù)據(jù)顯示：在混合料的級配在最佳值時，車轍會隨著孔隙率的增大而增加。

2 車轍形成的原因

2.1 采用的瀝青結(jié)合料含蠟量高，瀝青用量過多

在溫度較高的時候，瀝青中的蠟會出現(xiàn)變軟現(xiàn)象，瀝青路面的穩(wěn)定性降低，最終出現(xiàn)車轍。在溫度較低的時候，瀝青會出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，抗裂性能降低，導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)水分，路面的石頭會逐漸剝落，瀝青路面的抗滑性大大降低，路面在損壞的同時會給車輛的行駛帶來不同程度的障礙。

在瀝青過多的混合料中，瀝青具有黏結(jié)和潤滑的作用，使粗集料之間的密排作用逐漸降低，瀝青混合料之間的內(nèi)摩擦角也出現(xiàn)損壞。在溫度較高的條件下，車輪的碾壓會使路面出現(xiàn)松軟和滑動現(xiàn)象，最終出現(xiàn)車轍現(xiàn)象。

2.2 粗集料用量少，棱角性差，礦粉用量偏少

瀝青混合料中的粗集料過少，礦質(zhì)混合料形不成一定骨架。結(jié)構(gòu)的不固定會帶來一定的危險性因素，這是因為瀝青砂漿中懸浮著集料，并且承受著交通帶來的荷載。當(dāng)溫度升高的時候，瀝青砂漿的黏度逐漸減小，降低了承受的變形能力，形成車轍，另外，粗集料的表面比較光滑，沒有明顯的棱角，集料之間的固定性太差，容易出現(xiàn)滑動和剝落現(xiàn)象，集料與瀝青的黏結(jié)性也不足，瀝青薄膜不易在集料表面形成，受車輛外力的影響，容易出現(xiàn)流動變形的現(xiàn)象。膠結(jié)料需要礦粉與瀝青雙向結(jié)合，在礦粉用量過少的情況下，集料與集料之間不易形成膠結(jié)，移動和錯位的現(xiàn)象紛紛出現(xiàn)。尤其對于SMA瀝青混合料，一定要增加礦粉用量，形成瀝青瑪蹄脂，提高穩(wěn)定度和流暢度。

2.3 混合料剩余空隙率太小，面層厚度不適，層間結(jié)合力太差

混合料剩余空隙率太小，在溫度較高時，路面塑性變形會隨著重載車輛的增加而增加，車輪的碾壓和摩擦?xí)够旌狭蟻砘匾苿樱霈F(xiàn)相互排擠的現(xiàn)象。車輪作用的部位下凹，兩側(cè)向上隆起，形成車轍。

3 處治方案

瀝青混合料是由瀝青、集料和填料混合組成的一種材料。由于每種材料的性能不同，在相互組合的過程中，會對混合料的路用性能造成不同程度的影響，因此，必須對材料的性能進(jìn)行嚴(yán)格篩查，經(jīng)過詳細(xì)的配比設(shè)計，使瀝青混合料的抗車轍能力得到明顯提升。對車轍的影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析，把握交叉路段的實際情況，重視粗細(xì)集料、填料、級配等細(xì)節(jié)，對土木格柵進(jìn)行鋪設(shè)，合理使用改性瀝青，使現(xiàn)場施工的各個環(huán)節(jié)能夠得到全面控制。

3.1 粗集料

需要選擇堅硬的碎石，應(yīng)為二次加工、表面干凈整潔、干燥無風(fēng)、耐磨有棱角，不存在有害的雜質(zhì)。這種碎石在組成混合料之后，能夠產(chǎn)生比較強大的嵌擠力和內(nèi)摩阻力，提高路面的穩(wěn)定性和堅固性。

3.2 細(xì)集料

采用的砂應(yīng)具備堅硬、潔凈、有棱角和無風(fēng)化等特點，應(yīng)盡可能避免使用天然砂。加工與合成的砂能夠與瀝青形成較好的黏性黏結(jié)，形成良好的施工效果，在施工時需要充分重視。

3.3 填料

在整個礦料混合料中對瀝青溫度穩(wěn)定性影響最大的是填料，高質(zhì)量的填料對于抵抗車轍十分有利。可采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。在生產(chǎn)瀝青混凝土?xí)r，應(yīng)該嚴(yán)格控制小于0.075 mm的粉料用量。

3.4 級配

集科的級配組合，對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性起決定性的作用，在瀝青混合料的礦料級配組成設(shè)計時，應(yīng)盡可能采用不連續(xù)級配類型混合料，以達(dá)到較高密實度，形成一種骨架密實結(jié)構(gòu)，可以增強混合料的嵌擠作用，以提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，減少車撤的形成。

3.5 瀝青改性劑

根據(jù)檢驗檢測結(jié)果，瀝青混合料中摻入瀝青質(zhì)量3%的德國Sasobit瀝青改性劑，抗車轍能力會有很大提高。具體檢測結(jié)果見摻入瀝青改性劑瀝青混合料動穩(wěn)定度檢驗檢測結(jié)果匯總，見表1。

3.6 加鋪土工格柵

將土木格柵鋪設(shè)在上下面層中，不僅能夠承擔(dān)荷載，還能在網(wǎng)孔性結(jié)構(gòu)作用下，將荷載的應(yīng)力進(jìn)行傳遞，從肋條傳遞到周圍混凝土層。集料的位移能夠?qū)崿F(xiàn)良好的限制性效果，混凝土黏結(jié)力得到提高，防止出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象，增強骨架的穩(wěn)定性，使路面高溫變形能力得到有效提升。

3.7 設(shè)置薄層瀝青混合料

瀝青混凝土層的厚度直接影響著瀝青路面的車轍，在條件相同的情況下，車轍的大小與厚度具有密切聯(lián)系，可以通過降低混凝土的厚度使車轍的深度。基層定位交叉口預(yù)計水泥混凝土路面，將加鋪的瀝青混凝土厚度控制在4 cm～6 cm，一般來說，上下層的混凝土厚度應(yīng)有所區(qū)別，在詳細(xì)控制下，避免車轍的出現(xiàn)。

3.8 采用改性瀝青

為改善瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性和耐候性，提高瀝青混凝土路面抗車轍性能，瀝青結(jié)合料建議采用有此種改性能力的改性瀝青。

3.9 現(xiàn)場施工控制

施工中應(yīng)加強瀝青混凝土攤鋪及壓實施工工藝控制，確保攤鋪平整、碾壓密實。通過重型壓路機碾壓成型，加大壓實功，使混合料充分嵌擠。

4 結(jié)語

車轍病害是路面常見的一種病害現(xiàn)象，對道路的質(zhì)量造成了嚴(yán)重?fù)p害，大大縮減了道路的使用壽命。必須對產(chǎn)生病害的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，在結(jié)合實際情況的基礎(chǔ)上，將各種因素進(jìn)行整合，制定出具有針對性的措施，使施工中的各個環(huán)節(jié)達(dá)到理想的效果，保證整體的質(zhì)量得到最大程度的保障，有效減少病害現(xiàn)象，切實提高公路質(zhì)量，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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