基于漢堡車轍試驗(yàn)的瀝青路面車轍成因分析

李斌

摘要：車轍是瀝青道路的一種常見病害，直接影響路面的平整度、使用性能、行車安全及舒適。通過對現(xiàn)場瀝青路面鉆芯取樣得到芯樣后進(jìn)行分析，并應(yīng)用漢堡車轍試驗(yàn)來評價(jià)瀝青路面的高溫抗車轍性能，以此分析瀝青路面車轍行成的原因，為以后瀝青路面車轍病害的防治提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：車轍；漢堡車轍試驗(yàn)；高溫抗車轍性能

中圖分類號：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.17.118

0引言

車轍是我國瀝青混凝土路面早起破壞中最嚴(yán)重的形式之一。車轍不僅對服務(wù)水平產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，降低了路面的使用壽命，并且它的維修也是十分困難的。因此我國把車轍的防止作為當(dāng)前道路最需要解決的問題之一。目前，瀝青混凝土路面的抗車轍性能已受到國內(nèi)外瀝青混凝土工程研究人員極大重視，它已成為研究熱點(diǎn)和研究難點(diǎn)。隨著我國高速公路路網(wǎng)的完善，車輛實(shí)行嚴(yán)格的渠化交通后，車轍的問題也將逐漸突出，成為瀝青路面的主要病害。

瀝青混凝土路面車轍可以分為四大類：磨耗型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍以及壓密型車轍。其中，磨耗型車轍主要是車輛在道路開放交通后行駛過程中與自然環(huán)境等綜合因素的作用下形成的車轍；結(jié)構(gòu)型車轍主要是由于全部或某一路面結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，在道路開放交通后伴隨著汽車軸載作用，從而形成的永久變形；失穩(wěn)型車轍主要是出現(xiàn)在輪跡帶兩側(cè)，這是因?yàn)槌掷m(xù)的交通荷載作用，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變從而產(chǎn)生的車轍病害；壓密型車轍產(chǎn)生的主要原因是施工質(zhì)量未達(dá)到要求，例如路面壓實(shí)不合格，導(dǎo)致壓實(shí)度不夠，在道路通車后，受到長期車輛荷載的作用從而形成的永久性變形。

隨著車轍深度的不斷增加，輪跡處瀝青層厚度逐漸變薄，面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度不斷下降。當(dāng)車轍達(dá)到一定深度時(shí)，雨天會在車轍槽內(nèi)形成積水，冰雪天車轍還會形成冰凍，這都極大的降低了路面的抗滑性能。由于車轍的危害性，國內(nèi)外道路研究工作者做了大量的分析工作。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用漢堡車轍試驗(yàn)來評價(jià)瀝青路面的高溫抗車轍性能，以此分析瀝青路面車轍行成的原因，為以后瀝青路面車轍病害的防治提供指導(dǎo)。

1路面結(jié)構(gòu)

為進(jìn)行車轍道路的漢堡車轍試驗(yàn)，本文選定某高速公路進(jìn)行鉆芯取樣，將芯樣切割后進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)。該高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)值如表1所示。

2芯樣分析

將路面取回的芯樣，對其厚度、瀝青含量、室內(nèi)材料組成進(jìn)行分析，并進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)，評價(jià)瀝青路面車轍形成的原因。

2.1芯樣厚度分析

由表1可知，該高速公路瀝青路面各結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)厚度值為：上面層40mm，中面層50mm，下面層60mm。將現(xiàn)場鉆芯取樣得到的芯樣進(jìn)行厚度測量，得到結(jié)果如表2所示。

由表2可知，中面層的變形量最大，而下面層和上面層的變形量依次減小。因此，可以說明車轍主要是發(fā)生在中面層或者說中面層對瀝青混凝泥土路面車轍產(chǎn)生的影響最大。

2.2瀝青含量分析

通過燃燒法測芯樣的瀝青含量。將瀝青混合料放入燃燒爐中，控制溫度為538℃，瀝青結(jié)合料被燃燒。通過計(jì)算混合料燃燒前后的質(zhì)量之差可以計(jì)算出混合料中瀝青的含量。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，隨著厚度的增加，瀝青含量逐漸減少，即上面層瀝青含量（%）大于中面層瀝青含量（%）大于下面層瀝青含量（%）；車轍處的瀝青含量（%）小于隆起處的瀝青含量（%）。這說明，在溫度和荷載的耦合作用下，瀝青混凝土面層內(nèi)部瀝青膠漿發(fā)生了一定的流動。首先是瀝青混凝土路面輪跡下的瀝青膠漿沿橫向流動到了隆起處，從而導(dǎo)致隆起處的瀝青含量的增加。而對于不同的結(jié)構(gòu)層，在溫度和荷載的耦合作用下，出現(xiàn)“振漿”現(xiàn)象，一部分瀝青膠漿上浮至上一層，因此，上面層的瀝青含量要大于中、下面層的瀝青含量。

2.3車轍試驗(yàn)

常見可以表明瀝青路面抗車轍能力的試驗(yàn)有室內(nèi)小型往復(fù)車轍試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)車轍試驗(yàn)、大型環(huán)道試驗(yàn)、直道試驗(yàn)等。本研究采用的是德國漢堡車轍儀，漢堡車轍儀可以進(jìn)行不同溫度下的干式和浸水、板式和圓柱試件的試驗(yàn)。漢堡車轍試驗(yàn)與公路實(shí)際路用性能相關(guān)性很好，可以很好的評價(jià)易產(chǎn)生車轍的瀝青混合料和用在重交通路段的瀝青混合料的高溫抗車轍性能。將現(xiàn)場鉆芯取樣的芯樣進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

通過表5國產(chǎn)車轍試驗(yàn)的結(jié)果可知，該瀝青混合料室內(nèi)車轍試驗(yàn)的數(shù)據(jù)也較穩(wěn)定，說明其具有較好的抗車轍性能。但從現(xiàn)場所取的芯樣的車轍深度普遍都要比室內(nèi)試驗(yàn)的車轍深度大，并且數(shù)據(jù)沒有一定的規(guī)律，較為離散，這和漢堡車轍試驗(yàn)的結(jié)果相似。因此，漢堡車轍試驗(yàn)與國產(chǎn)車轍試驗(yàn)相比能更好的評價(jià)瀝青路面的高溫抗車轍性能。并且，通過國產(chǎn)車轍試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，即使瀝青混合料具有良好高溫性能，但其鋪筑到實(shí)際路面后并不一定具有良好的抗車轍性能。這說明，首先國產(chǎn)車轍試驗(yàn)與實(shí)際道路相關(guān)性并不是很好，其次瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性能與施工質(zhì)量及均勻性也有很大的關(guān)系，因此為了提高道路的抗車轍性能，必須對施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對實(shí)際路面車轍的性能加強(qiáng)檢驗(yàn)。

3結(jié)論

通過對現(xiàn)場鉆芯取樣芯樣的大量試驗(yàn)分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）在溫度和荷載的耦合作用下，瀝青面層內(nèi)部瀝青材料發(fā)生了流動，并且從各層位瀝青含量分析可知中面層的流動最為嚴(yán)重。

（2）通過分析芯樣的漢堡車轍試驗(yàn)結(jié)果可知，中面層是整個(gè)瀝青面層的薄弱環(huán)節(jié)，它的高溫抗車轍性能最差。

（3）相較于國產(chǎn)車轍試驗(yàn)，漢堡車轍試驗(yàn)與國產(chǎn)車轍試驗(yàn)相比能更好的評價(jià)瀝青路面的高溫抗車轍性能。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇凱，孫立軍.高等級公路瀝青路面車轍預(yù)估方法研究綜述[J].公路，2006，（7）.

[2]劉國峰.廣韶瀝青路面高溫車轍及其影響因素分析[D].長沙：長沙理工大學(xué)，2006.

[3]王靜.河北省高速公路瀝青路面高溫病害及防治措施研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2006.

[4]張登良，李俊.高等級道路瀝青路面車轍研究[J].中國公路學(xué)報(bào)，1995，（1）.

[5]黃曉明，張曉冰，鄧學(xué)鈞.瀝青路面車轍形成規(guī)律環(huán)道試驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.