瀝青路面抗車轍性能強(qiáng)化技術(shù)分析

李偉

摘 要：為了提高瀝青路面建設(shè)水平，首先總結(jié)了瀝青路面車轍病害影響因素，隨后分析了結(jié)構(gòu)性車轍、壓密性車轍、失穩(wěn)性車轍等產(chǎn)生機(jī)理面，最后從原材料選擇、路面結(jié)構(gòu)組合、施工水平等提出了瀝青路面抗車轍性能的強(qiáng)化方法。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;車轍;機(jī)理分析;強(qiáng)化技術(shù)

1 瀝青路面車轍病害影響因素

車轍是評(píng)價(jià)瀝青混合料路面使用性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一，常見(jiàn)檢測(cè)方法有路基橫斷面儀、激光車轍儀、橫斷面尺（人工檢測(cè)）等。道路瀝青路面車出現(xiàn)轍病害是多種因素共同作用的結(jié)果，其影響因素主要有內(nèi)因和外因兩個(gè)方面，具體因素如表1所示[1-2]：

同時(shí)，相關(guān)研究表明，路面車轍還與瀝青混合料強(qiáng)度密切相關(guān)，可以用摩爾-庫(kù)倫理論解釋這一現(xiàn)象：

式中：—瀝青混合料抗剪強(qiáng)度，kPa;—瀝青混合料所受正應(yīng)力，kPa;—瀝青與填料的粘結(jié)力，kPa;—瀝青混合料摩擦角。

2 瀝青路面車轍類型及產(chǎn)生機(jī)理

2.1 瀝青路面車轍常見(jiàn)類型

（1）結(jié)構(gòu)性車轍。瀝青路面結(jié)構(gòu)性車轍寬度較大，車輛輪跡兩側(cè)不會(huì)凸起，而中間位置下凹，呈“U”形分布。這是瀝青路面在反復(fù)車輛荷載作用下，路面各結(jié)構(gòu)層（面層、基層、土基等）出現(xiàn)永久性變形所導(dǎo)致。

（2）壓密性車轍。瀝青路面壓密性車轍是由于路面通行的重載車輛所占交通流比例過(guò)大或帶釘輪胎車輛數(shù)量過(guò)多，這些車輛對(duì)瀝青路面的壓實(shí)作用較大，使得瀝青混合料孔隙體積不斷減少，孔隙率降低，車輛軸載作用范圍內(nèi)瀝青路面沉降低于兩側(cè)，車轍也是呈“U”形分布。

（3）失穩(wěn)性車轍。失穩(wěn)性車轍分布在車輛輪跡兩側(cè)，在公路或城市道路的上坡路段發(fā)生概率較高，是對(duì)瀝青路面行車安全影響最大的車轍病害。失穩(wěn)性車轍產(chǎn)生的原因在于：瀝青路面內(nèi)部會(huì)在反復(fù)車輛荷載的作用下產(chǎn)生剪應(yīng)力，此時(shí)瀝青混合料如果處于溫度高的環(huán)境中，其抗變形能力會(huì)降低，導(dǎo)致路面產(chǎn)生剪切破壞，輪跡處下凹，輪跡兩側(cè)向上隆起，整體呈“W”形破壞。

2.2 瀝青路面車轍產(chǎn)生機(jī)理

相關(guān)研究表明，瀝青路面車轍形成主要包括壓密階段、壓密穩(wěn)定階段、剪切階段，各階段的車轍深度變化如圖1所示：

由圖1可知，在壓密階段，瀝青路面車轍深度變形為凸曲線，變形速率先快后慢;在壓密穩(wěn)定階段，車轍深度基本隨著荷載作用次數(shù)的增加而線形增加，變形速率比較穩(wěn)定。在剪切階段，當(dāng)荷載作用次數(shù)超過(guò)某一臨界值，車轍深度迅速增加。

3 瀝青路面抗車轍性能改善措施

3.1 原材料選擇

（1）瀝青選擇。為了強(qiáng)化瀝青路面的抗車轍性能，首先應(yīng)選擇合適的瀝青標(biāo)號(hào)（70#瀝青及以上），以確保瀝青混合料具有良好的穩(wěn)定度;其次，應(yīng)該根據(jù)路面所處區(qū)域的自然條件選擇合理的針入度、軟化點(diǎn)，從而提高瀝青混合料的抗車轍能力。同時(shí)，如果瀝青路面在爬坡路段較多的丘陵或山地，盡量采用改性瀝青，這是因?yàn)楦男詾r青動(dòng)穩(wěn)定度約等于普通瀝青的2倍，抗車轍能力更佳。

（2）集料選擇。集料間嵌擠作用及集料與瀝青的粘結(jié)作用是影響瀝青混合料抗車轍能力的關(guān)鍵因素，因此應(yīng)當(dāng)選擇優(yōu)質(zhì)集料。集料性能應(yīng)滿足以下要求[3-4]：第一，粗集料應(yīng)具棱角，并保持干凈，與瀝青有良好粘附作用;第二，細(xì)集料盡量采用穩(wěn)定性好的機(jī)制砂，如果條件不允許，也可采用天然砂，但用量不得超過(guò)10%;第三，集料加工期間針片狀含量不得過(guò)多，否則在車輛荷載作用下容易破壞，影響瀝青路面抗車轍性能。

（3）外加劑選擇。瀝青混合料中可添加適當(dāng)?shù)目管囖H劑來(lái)改善路面的抗車轍性能。

3.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）路面結(jié)構(gòu)材料要求。目前瀝青路面車輛超載現(xiàn)象越來(lái)越普遍，會(huì)加劇路面車轍發(fā)生的可能性，尤其是長(zhǎng)大縱坡路段，車輛對(duì)瀝青路面的危害更嚴(yán)重。在開(kāi)展路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)在保證道路使用功能和運(yùn)營(yíng)壽命的前提下，盡可能地優(yōu)化道坡長(zhǎng)、坡度等，以確保不出現(xiàn)長(zhǎng)大縱坡路段。如果長(zhǎng)上坡路段不可避免，路面結(jié)構(gòu)可采用水泥混凝土，以降低高溫條件下車輛對(duì)路面的危害，減少車轍病害。對(duì)于普通路段，瀝青路面的面層和基層應(yīng)具有較高的模量、抗疲勞性能等。

（2）增加抗車轍指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)瀝青路面抗車轍性能評(píng)價(jià)主要是根據(jù)彎沉值，但是單一的彎沉指標(biāo)并不能指標(biāo)反映瀝青路面結(jié)構(gòu)組合的復(fù)雜性和車轍的多樣性。特別是當(dāng)瀝青路面長(zhǎng)期處在溫度較高的環(huán)境時(shí)，瀝青混合料流動(dòng)性提高，在車輛荷載作用下被擠密、壓實(shí)等出現(xiàn)永久變形，導(dǎo)致路面產(chǎn)生車轍，但此時(shí)彎沉值并沒(méi)有明顯的變化。因此，瀝青路面結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)增加國(guó)外規(guī)范中相關(guān)指標(biāo)，以提高路面建設(shè)水平，減少車轍的出現(xiàn)。

3.3 施工質(zhì)量控制

良好的施工質(zhì)量控制方案時(shí)改善瀝青路面建設(shè)水平的關(guān)鍵因素。同時(shí)，瀝青路面出現(xiàn)車轍主要原因之一就是路面攤鋪和碾壓過(guò)程操作不規(guī)范。為了避免因施工質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車轍病害，可從以下幾方面進(jìn)行質(zhì)量控制：第一，嚴(yán)格控制瀝青混合料施工配合比，并對(duì)每組混合料性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證;第二，瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪期間，不得出現(xiàn)離析現(xiàn)象;第三，瀝青路面碾壓時(shí)應(yīng)堅(jiān)持先輕后重、先慢后快的原則，對(duì)路面充分壓實(shí);第四，嚴(yán)格控制瀝青路面的施工溫度（大于10℃）。

4 結(jié)語(yǔ)

在分析瀝青路面車轍影響因素的基礎(chǔ)上，探討了瀝青路面車轍的產(chǎn)生機(jī)理和抗車轍性能強(qiáng)化措施，主要得到了以下幾個(gè)方面的結(jié)論：（1）瀝青路面車轍影響因素主要有瀝青混合料性能、路面結(jié)構(gòu)類型、氣候變化、交通條件、施工質(zhì)量等。（2）瀝青路面車轍常見(jiàn)類型包括結(jié)構(gòu)性車轍、壓密性車轍、失穩(wěn)性車轍等，基本呈U形或W形分布。（3）瀝青路面抗車轍性能改善不能只針對(duì)某一項(xiàng)因素，而是應(yīng)該從原材料、配合比、路面結(jié)構(gòu)組合、施工水平等方面對(duì)其抗車轍性能進(jìn)行強(qiáng)化。

參考文獻(xiàn)：

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