公路瀝青路面車轍病害成因與防治研究

王剛

摘? 要：隨著我國社會經(jīng)濟實力的不斷發(fā)展，我國的路面建造工程得到了顯著提升，其中瀝青路面具有平整、防水、耐用的特點，在我國的公路建設(shè)中被廣泛運用。雖然瀝青路面具有優(yōu)良的使用效果，但是在使用過程總依然存在部分問題，例如車轍病的形成便為瀝青路面帶來了一定的安全隱患以及使用不便。本文就公路瀝青路面車轍病害的形成原因以及防治措施展開相關(guān)討論，闡述瀝青路面車轍病害的具體種類，分析車轍病害的形成原因，研究如何采用切實可行的辦法對車轍病害進行防治。

關(guān)鍵詞：公路? 瀝青路面? 車轍病害? 防治研究

中圖分類號：U418.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）11（c）-0015-03

Research on the Causes and Prevention of Rutting Disease of Highway Asphalt Pavement

WANG Gang

（Wuzhong Sub Center of Ningxia Highway Management Center， Wuzhong， Ningxia Hui Autonomous Region， 751100 China）

Abstract： With the continuous development of China's social and economic strength， China's pavement construction engineering has been significantly improved. Asphalt pavement has the characteristics of smooth， waterproof and durable， which is widely used in China's highway construction. Although the asphalt pavement has good use effect， there are still some problems in the use process. For example， the formation of rutting has brought certain safety risks and inconvenience to the use of asphalt pavement. In this paper， the causes of formation and prevention measures of Asphalt Pavement Rutting disease are discussed， the specific types of Asphalt Pavement Rutting disease are elaborated， the causes of rutting disease are analyzed， and how to adopt feasible methods to prevent and control rutting disease is studied.

Key Words： Highway; Asphalt pavement; Rutting disease; Control research

在公路瀝青路面中，車轍病害所導致的裂縫以及水損害已經(jīng)對來往車輛產(chǎn)生了重大的不利影響。隨著我國公路建造工程獲得顯著提升，瀝青路面的車轍現(xiàn)象也受到了我國相關(guān)部門的重點關(guān)注，在車轍病害形成后，如若不及時處理，將會導致瀝青路面結(jié)構(gòu)永久性變形，對整體的平整度、使用壽命、車輛行駛的平穩(wěn)性等都將造成嚴重影響。因此，對公路瀝青路面車轍病害開展相關(guān)的防治研究，將對我國的經(jīng)濟發(fā)展以及公路瀝青路面的使用性能具有非常重要的實際意義。

1? 瀝青路面車轍病類型

1.1 失穩(wěn)性車轍

在公路瀝青路面車轍病類型中，失穩(wěn)性車轍病害是十分具有危害性的，由于瀝青路面的構(gòu)成是由礦質(zhì)材料以及瀝青材料混合制成，因此在高溫中具有一定的不穩(wěn)定性[1]。在高溫的作用下，瀝青路面吸收了足夠多的熱量，自身的感溫材料與瀝青重新融合，使瀝青的粘合度下降，在經(jīng)受車輛自身的負荷時很容易產(chǎn)生瀝青路面材料橫向移動，出現(xiàn)失穩(wěn)性車轍病害。

1.2 壓密性車轍

由于瀝青路面的鋪設(shè)特性，在建造過程中需要考慮到“熱脹冷縮”原理，因此需要將瀝青路面預留適當空隙。在空隙預留過大時，瀝青路面有可能會出現(xiàn)小于100%的整體結(jié)構(gòu)性不足，在整體結(jié)構(gòu)中過于松散。經(jīng)過長時間承載車輛行駛后，很容易因車輛輪胎的擠壓產(chǎn)生一定的變形，形成壓密性車轍，并且由于瀝青路面的特殊性，此變形通常為不可逆損傷。

1.3 磨耗性車轍

在瀝青路面的使用過程中，很容易因天氣、車輛等原因?qū)r青路面產(chǎn)生一定損耗，尤其是寒冷天氣很容易導致瀝青材料呈現(xiàn)“脆化”、“硬化”現(xiàn)象。此外，在大雪、冰凍等天氣，為了保證車輛整體的行駛平穩(wěn)性，防止其出現(xiàn)打滑問題，很多大型貨車會在輪胎處安裝防滑鏈條或防滑釘，在行駛中對于瀝青路面的損耗是巨大的。因此，在瀝青公路車轍病害中，磨耗性車轍病是極為常見的[2]。

2? 車轍病形成原因分析

2.1 氣候環(huán)境原因

由于瀝青公路為了保證我國物資的順利運輸，因此數(shù)量眾多，很很多公路設(shè)置在氣候相對惡劣的環(huán)境中，受陽光、降水、輻射、寒冷等因素影響，瀝青材料整體發(fā)生勁度模具量降低。特別在高溫天氣中，瀝青路面自身的熱量無法有效散發(fā)，很容易出現(xiàn)“融化”、“粘著”的現(xiàn)象，對過往車輛的輪胎也造成了一定的損耗。

2.2 交通條件原因

瀝青路面在使用過程中，由于車輛間的載重性能各不相同，在建造中很難確定一個準確的“閾值”，因此在車輛行駛過程中，輪胎自身的摩擦力與瀝青路面的摩擦力相融合，導致公路瀝青層發(fā)生剪應(yīng)力，影響到瀝青路面整體的穩(wěn)定性[3]。此外，在車轍實驗中，車輛輪胎壓力增大，相應(yīng)的車轍次數(shù)降低，在車輛輪壓于公路車轍中并非是簡單的直線關(guān)系;隨著車輛輪壓壓力增大，相應(yīng)的車轍次數(shù)下降次數(shù)加快，且車輛輪胎壓力小于壓強值時，相對應(yīng)的車轍次數(shù)會有大幅度提升，二者具有一定的“互補性”。此外，車輛超載問題也對瀝青路面產(chǎn)生了一定的損耗，以HXL瀝青AC-16 I型瀝青為例，其混合材料在60°高溫情況下其內(nèi)部關(guān)系等式為“IqDS=3.4593-0.5746p”，其中，“P——接地壓強，MPa”。對于汽車荷載，理想情況下如果輪胎壓力小于標準輪壓，處于0.7MPa時，對路面基本無損壞性。但在實際中，很多貨車存在一定的超載現(xiàn)象，其輪壓從0.7MPa增加至1.2MPa，增幅達0.5MPa;而動能穩(wěn)定度則從1140次/降低為589次/mm，動能穩(wěn)定度降至原先的1/3，不良影響巨大[4]。

2.3 路面設(shè)計原因

在我國高速公路的設(shè)計中，為了保證瀝青路面整體的使用穩(wěn)定性，通常會將多種礦物質(zhì)與瀝青進行混合，提升瀝青路面整體的使用效果。由于混合材料中礦物質(zhì)較大，呈塊狀，因此對于瀝青的粘著力具有較高要求，因此在遇到高溫影響時，塊狀礦物質(zhì)與瀝青進行充分混合，而在低溫天氣下受熱脹冷縮的影響，塊狀礦物質(zhì)有會“斷開”與瀝青的接觸，產(chǎn)生更多的微小縫隙，對失穩(wěn)性車轍病以及壓密性車轍病的形成提供了發(fā)生條件。

2.4 施工方原因

在瀝青公路的投入使用中，由于瀝青路面在我國各地具有密集的分布，因此其產(chǎn)生的車轍病害也有均勻分布的特點。在公路車轍病害較為嚴重區(qū)域，除去天氣、磨損等因素影響，施工方自身的變異性也是導致車轍病害出現(xiàn)的主要元兇。在油石比例、礦物質(zhì)調(diào)配、空隙預留等方面，施工方與車轍病的形成產(chǎn)生了一定的比例。

3? 瀝青路面車轍病害的預防措施

3.1 改善外部環(huán)境

在進行車轍病害的防治措施中，最為要緊的便是對車轍病害的首要形成原因——外部環(huán)境進行合理處理，降低車轍病害的發(fā)生幾率。在處理車轍病害時，需要在高溫天氣下對高速公路的行車數(shù)量進行一定的管制，保證整體路面的壓力均勻[5]。此外，可以采取時段、車型的控制，采取必要的措施，對超載等問題給予嚴肅處理，同時上報當?shù)氐慕煌ňW(wǎng)絡(luò)。進行有法可依、執(zhí)法必嚴的措施，對于預防車轍病害具有良好的預防作用。

3.2? 進行合理的路面設(shè)計

針對于車轍病害的防治中，還需根據(jù)不同地區(qū)的地理特點進行自然劃分，保證整體效果的有效性。針對不同的季節(jié)采取不同的路面設(shè)計規(guī)劃，可以有效提升瀝青路面的使用壽命，例如在夏季，可以在持續(xù)高溫地區(qū)選取高質(zhì)量、粘合性佳的瀝青，并在維護過程中添加適量的瀝青改性劑，使瀝青與礦物質(zhì)材料產(chǎn)生完美的粘合力。此外，也可以在瀝青材料中添加適量的混合材料，提升瀝青路面的抗壓能力，如C型密集瀝青混合材料以及瀝青，保證瀝青路面的綜合穩(wěn)定性，在設(shè)計中規(guī)劃合理有效的路面結(jié)構(gòu)方式。而在SMA瀝青混合料中的油石大于6.0%時，車轍的相對應(yīng)深度也會增加，因此需要對氣候不佳的地區(qū)，SMA油石需要小于6/0%。例如我國的京珠高速公路粵境北段長陡坡，其路段較多、超載情況極為嚴重，SMA混合料油石的比例應(yīng)控制在5.8%～6.0%。

3.3 對車轍病害進行有效防治

為了防止車轍病害的反復出現(xiàn)，需要對瀝青材料進行嚴格把控，從源頭杜絕車轍病害的出現(xiàn)。因此，對于瀝青路面的材料應(yīng)以堅硬、粗糙、潔凈為主，并且對路面的鋪設(shè)方式進行增強改進，將瀝青路面的天然砂石總體用量不超過10%[6]。對于特殊路段，需要使用部分天然的細沙改進整體路面的承重力度，增加壓強密度性，改善相關(guān)的材料加工工藝，減少針片狀顆粒物的含量，控制破碎面。在瀝青的選擇中，統(tǒng)一采用粘度高、軟化點高的瀝青，在整個路面的中、下層采用針入度更小的瀝青，形成相應(yīng)的良好鋪墊。為了保證瀝青的粘合程度，可在瀝青中適量加入天然湖瀝青、巖瀝青，并使用外摻劑增加整體的粘性。

3.4 對已損壞路段進行綜合治理

為了對已損壞路段進行綜合治理，應(yīng)加強材料比配、生產(chǎn)比配，增強瀝青路面的堅硬程度。在材料比配中，增強礦物質(zhì)材料的綜合比例，按照S型線路進行調(diào)和，增加礦物質(zhì)材料與瀝青路面的嵌擠能力，滿足實現(xiàn)相關(guān)的條件下，對拌料溫度、出場溫度、實際溫度以及終壓溫度進行嚴格控制，保證施工整體的有效性。同時，對于瀝青路面的壓實程度進行有效處理，保證混合材料的貼合性，對于正在鋪設(shè)或完成鋪設(shè)未硬化的路段實行禁行處理。在對瀝青路面的整體耐久性的治理中，可以將混合材料的4%調(diào)整為空隙臨界值，確定礦物空隙率、瀝青空隙率的分配比例問題，對路面進行集中修復治理。對于夏季的高溫地區(qū)，從提升瀝青路面的使用壽命中來看，應(yīng)及時限制縱坡的最大坡度以及相對應(yīng)的坡長，減小長大縱坡路段。在重載交通的路段，減小《公路工程技術(shù)標準》中規(guī)定的縱坡坡度以及相對應(yīng)的坡長值。在連續(xù)長上坡路段的處理中，可以設(shè)置相對應(yīng)的爬坡車道，減少路面壓力;而對于爬坡路段，則可以采用水泥混凝土路面，供來往車輛行駛，減少不利影響，防止相對應(yīng)的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生車轍破壞。

3.5 進行車轍處理

對于局部輕微的車轍處理以及磨損性車轍可以采用一系列合理有效的方法進行處理。采用拉毛、清掃、噴灑粘層油污后使用瀝青（細度較高）進行填充拉實，對路面進行拉毛、清掃，保證路面修理的適宜性。此外，對于出現(xiàn)嚴重車轍病的路段應(yīng)采用鐵刨機進行平穩(wěn)切割，在清掃干凈后對于相對應(yīng)的銜接部位涂抹粘層油，使用特殊調(diào)配的瀝青材料進行填充，并對其進行硬化處理。同時，對于填充的瀝青材料，需要分層進行處理，保證材料的粘合性以及使用程度。可分為上、中、下三層進行處理，上層的瀝青要求擁有良好的抗車轍能力、抗老化性能、抗磨損能力;中層則需要考慮扛車轍能力;而在最下層，則需要考慮其抗疲勞能力以及防水能力。

4? 結(jié)語

綜上所述，車轍病是我國瀝青路面極為常見的病害之一，為了防止車轍病的出現(xiàn)，我國應(yīng)開展一系列的防護措施，提升公路的使用壽命。對車輛行駛進行嚴格控制，防止超載現(xiàn)象出現(xiàn)，減輕路面的抗壓能力，對于管理、組織等進行精心施工，保證瀝青路面的整體質(zhì)量。

參考文獻

[1] 張曉敏.高速公路瀝青路面裂縫成因及防治技術(shù)研究[J].四川水泥，2018（6）：134.

[2] 劉長華.公路瀝青路面常見病害成因和防治措施[J].中華建設(shè)，2018，161（10）：133-134.

[3] 郝識君.高速公路瀝青路面車轍檢測與防治措施研究[J].四川水泥，2018（1）：36.

[4] 黃廣喜.高速公路瀝青路面車轍深度檢測與防治措施研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（8）：24.

[5] 徐佳駿.寧宿徐高速公路車轍病害處治技術(shù)研究[D].揚州：揚州大學，2018.

[6] 要艷君.高速公路瀝青路面使用性能評價與病害處治對策研究[D].西安：長安大學，2019.