淺析瀝青混凝土路面車轍產(chǎn)生原因及預(yù)防控制措施

吳焱

（福建市政建設(shè)有限公司　福州　350002）

淺析瀝青混凝土路面車轍產(chǎn)生原因及預(yù)防控制措施

吳焱

（福建市政建設(shè)有限公司福州350002）

福州市以承辦2015年第一屆全國青年運(yùn)動(dòng)會(huì)為契機(jī)，開展城市道路環(huán)境綜合整治，近年來市區(qū)瀝青路面進(jìn)行了大面積的改造，以便更好的改善人居環(huán)境，提升城市形象。原有的瀝青路面出現(xiàn)了大面積病害現(xiàn)象，尤其以車轍現(xiàn)象最為嚴(yán)重。本文以市區(qū)某個(gè)“白”改“黑”工程項(xiàng)目為背景，主要從瀝青路面使用的原材料、瀝青混合料的結(jié)構(gòu)類型、基層質(zhì)量控制、施工工藝、施工機(jī)械、環(huán)境影響等多方面因素分析車轍產(chǎn)生的原因，以及采取相應(yīng)的措施來避免車轍病害對(duì)瀝青路面的影響，最大限度的保證車輛通行的安全。

瀝青路面；車轍原因；預(yù)防措施

1　工程概況

本工程位于福州市鼓樓區(qū)，道路等級(jí)為城市次干路，設(shè)計(jì)車速為40km/h，設(shè)計(jì)荷載為標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ-100，改造長度953.726m，寬度14m，路面施工面積約13352.2m2。原路面結(jié)構(gòu)為2cm瀝青混凝土+5cm瀝青碎石+20cm水泥穩(wěn)定砂礫基層+15cm石渣墊層+20cm粗砂隔離層。由于年久失修，瀝青面層出現(xiàn)不同程度的車轍損害，需進(jìn)行全面改造。

2　車轍的定義

車轍是車輛在瀝青路面上行駛留下的永久痕跡，其是通過車轍試驗(yàn)來表現(xiàn)瀝青路面的損害程度。試件在溫度60℃、荷載0.7MPa、速率42次/min標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行的。計(jì)算公式如下：

式中：DS——瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm；

d1——時(shí)間t1（一般為45min）的變形量，mm；

d2——時(shí)間t2（一般為60min）的變形量，mm；

N——試驗(yàn)輪每分鐘行走次數(shù)，通常為42次/min；

c1——試驗(yàn)機(jī)類型修正系數(shù)，曲柄連桿驅(qū)動(dòng)試件的變速行走方式為1.0，鏈驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)輪的等速方式為1.5；

c2——試件系數(shù)，試驗(yàn)制備的寬300mm的試件為1.0，從路面切割的寬150mm的試件為0.8。

車轍試驗(yàn)自動(dòng)記錄的變形曲線如圖1。

圖1　

從圖1讀取45min（t1）及60min（t2）時(shí)的車轍變形d1及d2，精確至0.1mm。如果變形過大，在未到60min變形已經(jīng)到達(dá)25mm時(shí)，則以達(dá)到25mm（d2）時(shí)的時(shí)間為t2，將其前15min為t1，此時(shí)的變形量為d1。

3　原材料

3.1集料

集料是在混合料中起骨架和填充作用的粒料，包括各檔碎石、石屑等粗細(xì)集料。

3.1.1粗集料

粗集料是指粒徑大于2.36mm的破碎碎石。本工程瀝青路面上面層采用產(chǎn)自福鼎地區(qū)的玄武巖，其規(guī)格符合設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的級(jí)配范圍。選用壓碎值小、針片狀顆粒含量少、磨耗值小、磨光值大的顆粒，內(nèi)磨擦角就大，性能就好。

3.1.2細(xì)集料

工程施工當(dāng)中細(xì)集料是用玄武巖破碎當(dāng)中反擊破產(chǎn)生的粒徑小于2.36mm的石屑，其規(guī)格符合相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，材料潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)。

3.1.3填料

在瀝青混合料中起填充作用，粒徑小于0.075mm的礦物質(zhì)粉末稱為填料。本項(xiàng)目當(dāng)中是用三明地區(qū)出產(chǎn)的以碳酸鈣為主要成分的憎水性石灰?guī)r磨制成的礦粉。在混合料中添加礦粉，可以使混合料的粘結(jié)力達(dá)到最大，改善抗車轍性能。

3.2瀝青

瀝青作為一種有機(jī)膠凝材料，是由一些及其復(fù)雜的高分子的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘伲ㄑ?、硫、氮等）衍生物所組成的混合料。瀝青與礦物集料的粘結(jié)力強(qiáng)，其與集料拌合而成得瀝青混合料具有良好的力學(xué)性能及一定的高溫穩(wěn)定性，本工程當(dāng)中采用進(jìn)口的SBS改性瀝青，添加型號(hào)AR-68抗剝落劑0.3%，使粘附性達(dá)到5級(jí)。

4　瀝青混合料的結(jié)構(gòu)類型

4.1瀝青混合料性能

瀝青混合料強(qiáng)度的優(yōu)劣與瀝青路面的使用性能息息相關(guān)，強(qiáng)度大小是車轍產(chǎn)生的重要原因，而強(qiáng)度主要取決于瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦力。粘結(jié)力主要取決于瀝青的稠度，稠度越大粘結(jié)力越大，強(qiáng)度也就越高。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)最佳油石比為5.8%，其嚴(yán)格按±0.3%來控制。

4.2SMA-13改性瀝青混合料優(yōu)越性

在本工程改造當(dāng)中，上面層選用玄武巖SMA-13改性瀝青混合料，且添加了0.3%的木質(zhì)纖維。其是一種單一結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系結(jié)構(gòu)概念的總和，包括瀝青結(jié)構(gòu)、礦料骨架結(jié)構(gòu)以及瀝青-礦粉分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。礦料骨架結(jié)構(gòu)是抵抗形成車轍的主要結(jié)構(gòu)，形成這種結(jié)構(gòu)需要使粗大顆粒之間緊密接觸，且用量較多，細(xì)料與瀝青形成的瀝青膠漿填充在粗大顆粒形成骨架結(jié)構(gòu)的空隙中。此結(jié)構(gòu)中低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(jí)配。其空隙率控制在3～4%，作車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度能達(dá)到6000（次/mm）以上，遠(yuǎn)高于規(guī)范3000（次/mm）的要求。本工程SMA-13改性瀝青上面層改造完實(shí)際圖如圖2。

圖2

5　基層質(zhì)量控制

基層指的是設(shè)在瀝青面層以下的結(jié)構(gòu)層，主要承受由面層傳遞的車輛荷載，并將荷載分布到墊層或土基層上。

5.1基層的承載能力（彎沉值）

本工程瀝青路面出現(xiàn)車轍影響平整度造成結(jié)構(gòu)破壞主要與基層的最大壓應(yīng)力或最大壓應(yīng)變有關(guān)。彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，基層表面輪隙位置產(chǎn)生的垂直回彈變形值（回彈彎沉）。道路施工前，對(duì)原有基層進(jìn)行彎沉檢測，了解原有路面的路況，作為施工的指導(dǎo)資料。

5.2粘層

基層與瀝青混凝土層間灑布改性乳化瀝青透層油，以保證界面結(jié)合良好，確保結(jié)構(gòu)層的連續(xù)受力。在原有基層路表驗(yàn)收合格后噴灑，在路面全寬度內(nèi)均勻分布成一薄層，并保證滲透深度達(dá)到5mm，破乳以后攤鋪瀝青層。

6　施工工藝

6.1配合比設(shè)計(jì)階段

配合比設(shè)計(jì)分三個(gè)階段：

（1）目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)；

（2）生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)；

（3）生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。

6.2拌合、鋪設(shè)試驗(yàn)路段

（1）對(duì)拌合樓拌合出來的混合料進(jìn)行檢測和調(diào)整，使其符合設(shè)計(jì)要求；

（2）通過試驗(yàn)段檢驗(yàn)施工組織、施工工藝、機(jī)械設(shè)備的配套、組合是否合適；

（3）確定攤鋪的松鋪系數(shù)、攤鋪溫度、碾壓溫度、遍數(shù)、碾壓速度、壓路機(jī)的組合以及人員的組織問題，對(duì)存在的問題進(jìn)行總結(jié)改進(jìn)。

6.3瀝青混合料的攤鋪階段

（1）大面積開展施工作業(yè)前，全面清除基層的衛(wèi)生，做到施工面要整潔、干凈，灑布乳化瀝青；

（2）工程施工中采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)聯(lián)合進(jìn)行，緩慢、均勻、連續(xù)不斷的行進(jìn)攤鋪，減少施工接縫。

6.4瀝青混合料碾壓階段

（1）溫度計(jì)測量初壓溫度、復(fù)壓溫度、終壓溫度，滿足各個(gè)階段溫度的要求；

（2）碾壓方案依據(jù)試驗(yàn)路段為準(zhǔn)；

（3）壓實(shí)度要滿足規(guī)范要求，SMA-13瀝青混合料上面層壓實(shí)度達(dá)到98%以上。

7　施工機(jī)械

7.1運(yùn)輸車輛

（1）運(yùn)輸車輛要帶有自卸功能，車況良好，車廂清潔，裝滿混合料要用篷布覆蓋，防止溫度降低；

（2）根據(jù)工地實(shí)際攤鋪量、運(yùn)輸距離和車輛通行路況確定運(yùn)輸車輛的數(shù)量。

7.2攤鋪設(shè)備

在本工程瀝青路面施工中攤鋪機(jī)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)攤鋪厚度及找平的裝置，有可加熱的振動(dòng)燙平板，且受料斗容量能夠保證更換運(yùn)料車時(shí)連續(xù)攤鋪。攤鋪速度為2～6m/min，攤鋪時(shí)螺旋送料器不停頓地轉(zhuǎn)動(dòng)，兩側(cè)保持有不少于送料器高度2/3的混合料，并保證在攤鋪機(jī)全寬度斷面上不發(fā)生離析。

7.3碾壓機(jī)械

上面層采用鋼筒式壓路機(jī)碾壓。按初壓、復(fù)壓、終壓三個(gè)階段，壓路機(jī)以慢而均勻的速度碾壓。初壓溫度控制在130～145℃，以能穩(wěn)定混合料，且不產(chǎn)生推移、發(fā)裂為度。碾壓從外側(cè)向中心碾壓，碾速穩(wěn)定均勻。初壓碾壓1～2遍，壓后檢查平整度、路拱。復(fù)壓緊跟初壓進(jìn)行，碾壓段長度以為60～80m。終壓收光表面。

8　環(huán)境影響

8.1溫度影響

溫度是最為顯著的車轍影響因素。黑色的瀝青路面具有較強(qiáng)的吸熱能力，使其溫度高于氣溫。由于熱量難于從瀝青路面中散出，使瀝青路面長時(shí)間處于高溫狀態(tài)，在車輛荷載下產(chǎn)生流動(dòng)變形，從而產(chǎn)生車轍病害。所以必須采取措施，降低路面溫度，比如種植行道樹來改善路面的通風(fēng)，用灑水車路面灑水，降低路表溫度等措施來盡量保持瀝青路面的穩(wěn)定。

8.2水損害

水損害是降水透入瀝青路面產(chǎn)生破壞的現(xiàn)象，主要形式有車轍、坑洞等。在福州地區(qū)，由于地處沿海，臺(tái)風(fēng)頻繁，雨水充足，使得瀝青路面遭到水的破壞嚴(yán)重。要預(yù)防水損害，必須各個(gè)環(huán)節(jié)重視質(zhì)量，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求施工。不僅要重視建設(shè)，還要重視養(yǎng)護(hù)，要經(jīng)常保持路面清潔，防止積水。要疏通排水系統(tǒng)，特別是雨季要防止積水滲入路面，影響路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

9　結(jié)束語

瀝青路面車轍往往是由于多種因素綜合作用而產(chǎn)生的。因此在防治車轍的對(duì)策上，也并非采取某種措施就能解決問題，只有綜合采取措施才能收到良好的效果。

U416.217

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1673-0038（2015）21-0212-02

2015-5-6