瀝青路面車轍形成機理及防治措施

李秀鳳LI Xiu-feng；景鐸JING Duo

（黑龍江職業學院，哈爾濱 150080）

（Heilongjiang Polytechnic，Harbin 150080，China）

0 引言

瀝青路面的主要破壞形式之一是路面產生車轍，在高溫季節里，一般情況下比較容易發生車轍現象。瀝青面層在行車荷載的反復作用下，進而在一定程度上被碾壓密實，瀝青面層經過反復的擠壓，進而導致輪跡帶不斷下沉。在剪應力的作用下，路面的內部材料發生橫向的流動，在一定程度上使得中間和兩側出現凹陷和隆起，進而在路面層形成波峰和波谷。道路本身及道路的使用性能受到車轍的危害和影響。

1 車轍形成機理分析

1.1 初始階段的壓密過程 碾壓混凝土路面前，瀝青混合料由瀝青、集料，以及空隙組成，因而混合料比較松散。通過壓路機對瀝青混合料進行碾壓，瀝青與礦粉組成的膠漿以及半流狀態的瀝青在高溫條件下被擠進礦料的間隙內，在強力排擠的作用下，集料進一步形成骨架結構。經壓路機碾壓成型后，松散混合物投入使用，在車輛荷載的作用下，瀝青混合料在初期階段被進一步壓實，進而在一定程度上形成微小的永久性變形。

1.2 瀝青混合料的流動 在瀝青混合料中，瀝青與礦料形成的瀝青膠漿和自由瀝青，在車輛荷載和高溫的共同作用下首先發生流動，隨之發生瀝青混合料的流動性變形。

1.3 礦料骨架的重新排列及破壞 自由瀝青和膠漿在荷載和高溫的共同作用下首先發生流動，這時，由于瀝青混合料依然處于半凝固狀態，所以荷載通常情況下由混合料中粗、細骨料構成的骨架進行承擔。隨著溫度的升高，汽車荷載的增加，在荷載的直接作用下，沿著礦料間的接觸面硬度較大的礦料顆粒發生相應的滑動，在一定程度上，導致瀝青和膠漿流向富集區域，進一步產生流動性變形。

2 瀝青路面車轍內因分析

2.1 路面結構的影響 隨著瀝青路面厚度的增大（在一定的厚度范圍內），永久變形也會出現相應的而增加。對瀝青路面通過采用剛性基層或半剛性基層材料進行相應的處理，在抗剪切變形和高溫穩定性方面，由于剛性基層或半剛性基層都具有很強的能力。因此，在路面面層容易發生瀝青路面的車轍現象，相對來說，其他層產生車轍的比例比較小。

2.2 集料性質的影響 瀝青混合料的耐熱性在一定程度上受到集料性質的影響和制約，這種影響通常情況下，通過集料與瀝青相互作用進行顯示。由于集料與瀝青在一定程度上產生相應的吸附作用，進而瀝青混合料抵抗變形能力大大提高。瀝青混合料的抵抗變形能力和強度隨著瀝青內聚力的增大而逐漸增強。

2.3 瀝青混合料塑性的影響 通常情況下，路面的抗剪強度與混合料的塑性存在某種關系，通常情況下，塑性與抗剪強度成反比?？辜魪姸入S著塑性的減小而逐漸增大，同時，抗變形能力在高溫條件下就會增大。瀝青混合料的級配和種類影響和制約瀝青混合料的塑性。

2.4 瀝青混合料空隙率的影響 經過壓路機碾壓，路面成型后，在高溫條件下，瀝青混合料空隙率在一定程度上影響著路面的抗變形能力。瀝青混合料的空隙率越大，內摩擦阻力就成為路面抗剪強度的主要決定性因素，但是，對于溫度和加載速度來說，其變化通常情況下與內摩擦阻力沒有任何關系。

2.5 級配的影響 一般情況下，瀝青混合料的性能受到級配的影響和制約，同時混合料級配對高溫穩定性也產生相應的影響。集料的級配通常決定著混合料的密實程度，以及礦料顆粒間嵌擠力的大小，進而在一定程度上影響瀝青混合料的高溫穩定性。試驗研究表明，在常規條件下，除SMA 外，間斷級配瀝青混合料高溫穩定性比有合理密級配的瀝青混合料的差。對于形成骨架結構的級配來說，溫度造成的影響比較小。

3 摻加抗車轍劑

在我國，主要通過半剛性材料對基層進行處理。由于半剛性材料具有較強的板結性能和強度，所以，在基層和基層以下，只有極小的部位發生變形，通常情況下結構性車轍很少發生，磨損性車轍在我國的路面中很少出現。但是，流動性車轍在我國路面中比較普遍。當前，還沒有有效的方法維修流動性車轍，辦法只有再生改造原有材料后更換發生車轍的結構層，或是銑刨車轍部位后，采用新的瀝青混合料修補。

然而使用抗車轍劑是行之有效的解決方法，在瀝青拌和過程中將抗車轍劑顆粒直接投入瀝青混合料攪拌缸中。這種方法屬于對瀝青混合料的改性，它與瀝青的改性不同?？管囖H劑的摻量不同能獲得抗車轍性能也會存在一定的差異。

①集料改性的作用。在拌和抗車轍劑的過程中，將抗車轍劑與集料進行干拌，通過抗車轍劑將集料的表面進行部分覆蓋，進而提高集料的粘結性。

②瀝青增粘的作用。在對瀝青進行濕拌和運輸的過程中，部分抗車轍劑發生溶脹或者溶解在瀝青中，進而形成膠結，進而在一定程度上增加了瀝青混合料的粘度。

③纖維加筋的作用。形成微結晶區的聚合物，由于具有一定的勁度，部分拉絲在集料骨架內發生搭橋交聯，進而在一定程度上發揮纖維加筋的作用。

④細集料骨架的作用。在施工過程中，將抗車轍劑添加在瀝青混合料中，在碾壓過程中抗車轍劑顆粒受熱成型，一方面降低了成型路面的滲透性，另一方面增加了瀝青混合料結構的骨架作用。

⑤變形恢復的作用。抗車轍劑的彈性成分在高溫環境下，能夠恢復路面變形部分的彈性，進而在一定程度上降低成型瀝青路面的永久變形。

4 結語

在山區公路較長的上坡路段瀝青路面的車轍病害尤為嚴重，目前已經成為山區公路眾多的典型病害之一，路面的使用壽命和行車的安全性受到了嚴重影響。通過對路面車轍的形成機理的詳細分析，并且針對不利的氣候和交通條件，可以從瀝青混合料的配合比設計、選擇原材料、施工質量控制、控制路面結構組合設計等方面，制定相應的措施，進而防治瀝青路面車轍病害的發生，進而在一定程度上提高瀝青路面的抗車轍性能。

提高瀝青路面抗車轍能力的主要措施有：

①對集料的質量加強控制，使用合格的集料。

②擇優選用瀝青結合料，采用提高瀝青結合料的高溫穩定性的方法，例如采用添加抗車轍劑或改性瀝青。

③優化瀝青面層的級配和結構，選擇抗車轍性能好的瀝青混合料，例如SMA 等。

④對混合料設計方法進行優化。

⑤嚴格施工控制和管理。

⑥路政加強管理，嚴禁車輛超載。

[1]王繼山.瀝青路面車轍產生的原因及防治措施[J].東北公路,1999（2）：46-48.

[2]蘇凱,孫立軍.瀝青路面車轍產生機理[J].石油瀝青,2006,20（4）：1-7.

[3]劉紅瑛.瀝青混合料高溫車轍評價指標的研究[J].石油瀝青,2003,17（4）：56-59.

[4]李一鳴.瀝青路面車轍形成機理力學分析[J].東南大學學報,1994，24（1）：90-95.