關于瀝青路面車轍影響因素的分析

摘要：通過研究車轍的形成機理和對形成車轍的各種影響因素的分析，主張通過提高原材料和瀝青的物理和化學性質；改善瀝青混合料的級配；增強瀝青與礦料的相互作用等各種方法來提高瀝青路面的抗車轍能力。

關鍵詞：車轍 嵌擠力 內摩力 結構瀝青 礦料骨架結構 斷級配

0 引言

車轍是瀝青路面的常見病害之一，車轍是在車輛渠化交通作用下車輛輪跡帶上形成的凹陷，車轍的產生會使道路的服務能力顯著降低。近年來隨著我國經濟建設和交通事業的發展，交通量顯著增加、軸載加大、交通渠化，車轍問題迅速激化，故而防止和治理車轍已成為我國高等級公路及城市干線道路的重要課題。車轍試驗能很好地反映車轍的形成過程，得到了世界各國的廣泛認可與采用，采用車轍試驗來評價瀝青改性前后的抗車轍能力是一種最為直接有效的方法。

1 車轍在瀝青路面的幾種表現形式

車轍就是行車道的輪跡帶上產生的永久變形。此變形由兩部分組成：一部分由瀝青面層在荷載反復作用下進一步壓密產生的，可稱為壓密變形；另一部分是因瀝青混合料在高溫時的強度不足以抵抗重荷載的反復作用，輪下的部分瀝青混合料產生剪切變形逐漸被擠壓到兩側，使兩側的瀝清面層鼓起產生所謂的側向流動。

1.1 結構性車轍由于荷載的作用，發生在瀝青面層以下包括路基在內的各結構層的永久變形。這種車轍寬度較大，兩側沒有隆起現象，橫斷面成凹字形。

1.2 磨損性車轍由于車輛不斷地磨損路面，特別是大量重型超載車輛渠化行駛在主車道上，磨損路面也會形成車轍。

1.3 流動性車轍在高溫條件下，車輪碾壓反復作用，荷載應力超過瀝青混合料的穩定度極限，使流動變形不斷積累形成車轍。這種車轍一方面車輪作用部位下凹，另一方面車輪作用甚少的車道兩側反而向上隆起，在彎道處還明顯向外推擠，車道線或停車線因此可能成為變形的曲線。

2 引起瀝青路面車轍因素的分析以及解決方法

通過車轍試驗數據的分析得出:瀝青混合料的強度的高低是路面形成車轍的關鍵，而瀝青混合料的強度受到瀝青混合料結構和瀝青與礦料之間的相互作用兩方面的制約。良好的瀝青混合料結構能夠提高礦質骨料之間的嵌擠力和內摩力；瀝青與礦料之間良好的相互作用是提高瀝青與礦料之間粘結力的最好方式。

2.1 原材料和瀝青性質對車轍形成的影響

原材料礦質骨料的尺寸均勻度、顆粒形狀以及表面粗糙度影響瀝青混合料的嵌擠和內摩阻力。當采用均勻性低、表面光滑且呈球形的礦料時，通過車轍試驗證明瀝青路面的抗車轍能力明顯降低。

瀝青性質對車轍的影響主要體現在瀝青的針入度上，針入度越高瀝青的相對粘度就越低，能明顯降低礦料與瀝青的相互作用。

為了提高路面的抗車轍能力，應該盡力增加瀝青混合料的嵌擠力和內摩阻力以及瀝青與礦料的粘結力。原材料應該選用表面粗糙形狀方正有棱角的礦料。在改善礦料物理化學性質時，可采用表面活性添加劑使礦料表面憎水化的方法；瀝青采用低標號和高粘度，適當改善瀝青的物理和化學性質，可采用調整瀝青組分，往瀝青中摻加表面活化劑或其它添加劑，以增強瀝青與礦料之間的粘附性。瀝青一般采用改性瀝青。

2.2 瀝青用量對車轍形成的影響

瀝青用量很少時，瀝青不足以形成結構瀝青薄膜（瀝青與礦料相互作用后，瀝青在礦料表面產生化學組分的重新排列，在礦料表面形成一層有一定厚度的擴散溶劑化膜，在此膜厚度以內的瀝青稱為結構瀝青）完全粘結礦料顆粒表面。隨著瀝青用量的增加，結構瀝青逐漸形成，瀝青更加完滿的包裹在礦料的表面，瀝青與礦料的粘附力隨著瀝青用量的增加而增加，當瀝青用量足以形成薄膜并充分粘附礦料顆粒表面時，瀝青膠漿具有最優粘聚力。隨著瀝青用量的繼續增加，礦料顆粒形成未與礦料交互作用的自由瀝青，而瀝青膠漿的粘聚力隨著自由瀝青的增加而降低。為了使瀝青混合料產生最高的強度，使瀝青路面具有更好的抗車轍效果，應設法使自由瀝青含量盡可能少或完全沒有。

2.3 瀝青混合料級配對車轍形成的影響

瀝青混合料結構是單一結構和相互聯系結構概念的總和，其中包括：瀝青結構、礦料骨架結構以及瀝青-礦粉分散系統結構等。礦料骨架結構是抵抗形成車轍的主要結構。形成這種結構需要使粗大顆粒之間緊密接觸，細料與瀝青形成的瀝青膠漿填充在粗大顆粒形成骨架結構的空隙中，此結構中檔粒徑的礦料用量很少或幾乎沒有，而填料用量很多，形成斷級配。所以為瀝青路面擁有良好的抗車轍性能，應該適當增加粗集料的含量，并且選擇空隙率最低的瀝青混合料的礦料級配能降低自由瀝青的含量，提高壓實后的密實度。

2.4 瀝青與礦料相互作用程度對車轍形成的影響

瀝青與礦料相互作用程度不僅與瀝青的化學性質有關，而且與礦料的性質有關。在瀝青混合料中采用石灰石礦粉時，礦粉之間更為可能通過結構瀝青來聯結，從而可以達到較高的粘結力。此外，在相同瀝青用量條件下，與瀝青相互作用的礦料的表面積越大，則形成的瀝青膜越薄，結構瀝青占的比例越大。因此，礦粉的性質與用量對瀝青混合料的強度影響極大。

2.5 瀝青混合料中摻加纖維對車轍形成的影響

車轍的形成由兩個方面的原因構成，瀝青層本身的壓密，主要發生在初期，隨后則主要發生瀝青混合料的側向流動變形，側向流動變形的大小與礦料的級配、瀝青性質及用量有關。未加纖維與加入纖維對混合料的初期壓密變形影響不大，而對后期的側向流動變形有較大的影響，加入纖維后，纖維吸附及穩定瀝青，使瀝青的粘稠度和粘聚力增大，同時由于縱橫交錯的\"加筋\"作用，使混合料具有較高強度，使混合料的抗車轍性能提高。纖維瀝青混合料的整體性、抗剪性及抗車轍能力增強。

3 結束語

路面車轍已成為瀝青路面的主要危害之一，各級公路管理部門都應引起足夠的重視，并根據其成因從路面設計、原材料進場到具體施工，有針對性采取一系列預防和改善措施。同時，必須建立健全質量保證體系，從管理部門、設計部門到施工部門，層層重視、層層控制、層層落實。只有這樣，才能從根本上減少瀝青路面車轍的發生，使我國公路建設質量全面提高，更上新臺階。

參考文獻：

[1]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交用出版社，2001.

[2]JTJ014?7，公路瀝青路面設計規范[S].

[3]黃曉明.瀝青與瀝青混合料[M].南京：東南大學出版社，2001.

[4]殷岳川.公路瀝青路面施工.北京：人民交通出版社，2000.