探討瀝青路面車轍產生原因及其防治措施

景運峰

(山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000)

0 引言

在交通渠化和交通量增加的影響下，瀝青路面經過車輛荷載的反復作用，在輪跡帶附近出現變形的累積而最終導致車轍的出現。車轍的出現不僅對路面的平整度帶來一定的影響，使得行車的舒適性和安全性受到影響，而且車轍處的瀝青層厚減薄，導致其強度下降，必然伴隨著其他病害的產生，同時，車轍處的積水也會對行車安全以及路面的病害的產生帶來一定的影響。所以，分析車轍產生的機理并找到防治車轍的措施，對瀝青路面的使用性能和使用壽命來說都有很大的幫助。

1 車轍產生的機理以及類型

車轍是指瀝青混凝土路面在長期車輛荷載反復作用下豎直方向上產生的永久變形的累積，其通常是在高溫季節發生。

車轍在形成過程中可以分為三個階段，即壓密階段、瀝青混合料的流動、骨料的重新排列階段以及骨架結構的破壞階段。在施工過程中，瀝青混合料是由集料、瀝青粘結料組成的松散混合料進行碾壓而成，受到施工工藝以及指標體系的限制，瀝青混合料在碾壓完成投入到使用后，在車輛荷載的作用下還會進一步壓密，這就是車轍形成的第一個階段。而在高溫環境下，在荷載的作用下，瀝青膠漿會產生流動，而瀝青混合料就會向荷載兩側移動。而在移動過程中，集料也會產生滑移和流動，特別是瀝青膠漿過量的情況下，這種流動就更加明顯，最終造成整個骨架結構的失穩，導致車轍的形成。

通常情況下，瀝青混凝土路面產生的車轍有三種類型。第一種是結構性車轍，車輛荷載超出了路面的各結構層的強度，在瀝青面層甚至是路基產生的永久性變形。這種車轍的表現為寬度較大，車轍范圍內產生“V”字形的凹陷，兩側沒有隆起現象發生。第二種是流動性車轍，也稱為失穩性車轍。主要是高溫條件下，路面瀝青混合料在車輛荷載的作用下，其穩定度不能承受荷載作用，導致骨料隨著瀝青膠漿的流動而移動。這種車轍在車輪作用下出現下凹的同時，也會向兩側產生隆起。對于雙輪車的路段，甚至會出現“W”形的車轍斷面。第三種是磨耗性車轍。這種車轍是瀝青路面材料在車輪的摩擦以及自然環境等方面的共同作用下而出現的損耗。

在我國還有一種車轍比較常見，因為現在的施工機械水平比較先進，在施工中較少的壓實遍數就能滿足規范的要求。但是，規范的壓實度要求是20世紀提出的，與現在的交通量不相吻合，這就造成施工中的壓實可能不徹底，通車后出現壓密型的車轍。它的形成與失穩性車轍類似，但是在車轍的兩側沒有隆起現象。

2 車轍的影響因素

在提出瀝青路面防治車轍的措施前，必須搞清楚車轍產生過程中的影響因素，這樣能更有效的提出針對性的防治措施。

2.1 瀝青混合料的影響

瀝青混合料對瀝青路面車轍的產生有著重要的影響。在高溫環境下，瀝青混合料可以看成是一種流變材料，此時的粘結力起主要作用，而彈性作用相對較弱，所以在荷載的作用下，瀝青混合料中的骨料就會隨著膠結料而移動。如果在設計瀝青混合料的過程中，對其級配、交通荷載以及環境等因素考慮不到位，設計的瀝青混合料很難達到規定要求，在路面使用過程中也就很容易產生車轍。

2.2 粉膠比的影響

在確定了瀝青混合料的瀝青用量后，礦粉的用量就對礦料的比表面積以及瀝青膜的厚度有著重要的影響。在一定的范圍內，隨著粉膠比的增大，礦料間的滑移變形就會減少。所以，控制礦粉的數量，使得自由瀝青的數量減少，從而使得礦料間較好的形成一個整體，對瀝青混合料的高溫穩定性起到一定作用，可以很好的減少車轍的發生。同時也應注意瀝青用量，如果瀝青用量超過最佳用量，就會對車轍的產生帶來很大的影響。

2.3 集料的影響

相關的研究表明，新破碎的集料因為其表面具有相對較高的活性，如果立即用到瀝青混合料中，其對水和交通的作用比較敏感，出現車轍以及水損害的可能性也較大。而集料在破碎一段時間后，因為在運輸和儲存過程中容易和空氣中的微粒以及雨水中的離子進行反應而達到飽和狀態，使得表面的活性自然就有所降低，使用過程中就不容易產生車轍。

集料的孔隙也會對瀝青混合料的高溫性能有所影響，因為集料的孔隙大小、多少以及結構的不同，其吸收的瀝青膠漿的數量就不同，對集料的粘結能力就有所不同。同時，也對瀝青混合料的空隙率等體積參數有著影響，自然就會影響到瀝青混合料的高溫性能。另外，集料的形狀、巖性等因素也會對瀝青混合料的高溫性能有所影響。

2.4 瀝青面層厚度的影響

相關研究表明，瀝青面層的厚度對車轍的產生有著一定影響，但是，其對車轍的影響機理還不是很清楚。

由半剛性瀝青路面內的剪應力分析及瀝青面層在行車作用下的壓密變形可以看出:半剛性基層上的瀝青面層不宜厚，厚瀝青面層容易產生車轍。1999年江蘇省高速公路指揮部等根據室內環道試驗結果提供了瀝青面層與車轍深度之間的關系曲線(見圖1)。

圖1 車轍與瀝青面層厚度關系圖

近年來，關于車轍與瀝青層厚度關系的研究有了許多新進展。1997年TRL報告中對瀝青路面的破壞基準進行了確認，并對英國的干線公路和高速公路進行了開挖調查。對干線公路M6等51條道路的柔性路面進行開挖調查，發現有充分厚度的瀝青路面，由于路床變形而產生車轍的可能性極小，變形僅限于瀝青混合料層(磨耗層和基層)，當瀝青層厚超過180 mm時，兩者之間已不存在顯著的相關關系，充分說明變形僅限于瀝青層上部分。因此認為對于施工良好的瀝青路面，瀝青層厚度大于180 mm時，車轍的發生速率迅速降低。也就是說，當瀝青層厚度小于180 mm時，增加瀝青層厚度會使車轍顯著增加，而瀝青層厚度超過180 mm時再增加厚度對車轍增大的影響就很小了。同時TRL在對45條密級配瀝青穩定碎石基層的柔性路面進行調查后認為，瀝青層厚度在180 mm～360 mm時，車轍深度與瀝青層厚度關系并不大。瀝青穩定基層的柔性路面與半剛性基層瀝青路面的車轍并無多大差別，對厚的瀝青路面，車轍主要發生在瀝青面層的上部分十多厘米的范圍內。僅針對不產生剪切變形的瀝青面層。

3 車轍防治的措施

3.1 瀝青混合料設計

首先，應注意瀝青混合料原材料的選擇。原材料的性質對瀝青混合料的高溫性能有著重要的影響作用，對車轍的產生也起著至關重要的影響。瀝青的選擇要結合工程實際以及道路所處的環境情況，選擇對高溫敏感性差、粘性較好的瀝青。集料要選擇那些表面粗糙、棱角性強的集料，不要選擇缺乏棱角的礫石。同時集料宜采用堿性集料，其與瀝青的粘結較好且不易剝落。適當情況下可以加入一些填料，比如消石灰粉或者石灰石粉等，合適的填料與瀝青形成粘結力好的瀝青膠漿，對提高瀝青路面的路用性能有很大幫助。

其次，注重混合料中礦料級配的選擇。良好的礦料級配使得混合料的空隙率、礦料間隙率等體積指標有明顯的改善，同時也能很好的抑制骨料在荷載作用下的移動現象，對提高混合料的路用性能作用明顯。因此，在選擇礦料的級配過程中，應綜合各方面的因素，盡可能的選擇間斷的骨架密實的級配，使得級配對車轍的影響降到最低。

再次，應完善相應的設計指標。因為，現階段的交通狀況比起20世紀已經有了很大改變，所以，制定與現代交通相適應的指標體系就顯得很有必要，對車轍的防治也能起到一定作用。

3.2 施工質量的控制

控制施工質量在車轍防治過程中有著不可替代的作用，只有嚴格按照設計的要求進行規范施工，保證整個施工過程的高質量，才能起到防治車轍的作用。

混合料拌和過程中要結合現場的集料情況對設計的級配進行調整，并嚴格控制拌和、運輸質量;攤鋪、壓實中應該控制施工溫度，特別是壓實階段，對混合料的性能影響較大，應在現有機械水平下充分壓實，避免施工完成后車輛荷載的壓密而形成車轍;壓實完成后，在檢驗合格后才能進行通車。

3.3 交通管制措施

對于瀝青路面來說，應避免超載、重載車輛在其上面行駛，特別是投入運營初期，更應特別注意。這就要求交通部門加強交通管制，嚴禁違規車輛行駛，避免因為荷載過大而出現結構性車轍。

4 結語

車轍作為瀝青路面的主要病害之一，對瀝青路面的使用質量和使用壽命都有一定危害。文章在分析車轍產生的原因、影響因素的基礎上，提出了控制混合料質量、施工管理控制和交通控制等措施，來防治車轍的產生。希望能對瀝青路面使用帶來一定的幫助。

［1］霍 光.瀝青路面車轍成因及處理措施淺談［J］.科技信息，2013(10)：21-23.

［2］王定敏.瀝青路面車轍成因及防治措施［J］.交通標準化，2011(7)：54-55.

［3］黃飛云.高速公路瀝青路面車轍主要影響因素分析［J］.山西建筑，2008，34(36)：37-38.

［4］康振輝.瀝青路面結構類型和瀝青面層厚度對車轍的影響［J］.交通標準化，2011(9)：49.