瀝青路面車轍損壞成因及防治對策研究

陸芳+祝傳魁

摘 要：瀝青路面具有表面平整、行車舒適、噪音低、施工期短、維護簡單等眾多優點，已經廣泛的應用于公路工程施工中。隨著交通量的增長、軸載增加、持續的高溫天氣等交通、環境綜合的影響，車轍病害已經成為最嚴重的路面病害之一，亟待解決。

關鍵詞：瀝青路面；車轍損壞；防治對策

瀝青路面具有表面平整、無接縫、行車舒適、耐磨、振動小、噪聲低、施工期短、養護維修簡便、適宜于分期修建等優點，因此獲得越來越廣泛的應用。車轍的產生，不僅增大了高等級公路瀝青路面的養護難度和費用，同時也大大地降低了路面的使用性能及行車安全性。我國絕大部分高速公路都采用瀝青路面。隨著我國社會經濟和交通運輸的快速發展，客運和貨運量迅速增加，道路交通流量迅猛增大，特別是重載車輛的增多和高壓輪胎的使用，交通流的渠化，車轍已成為高速公路瀝青路面的主要病害之一。

1 車轍的定義及類型

車轍是瀝青路面特有的一種損壞現象，它是在高溫條件下車輛荷載長時間作用的結果。車輪經常碾壓產生出輪跡帶，輪跡帶逐漸產生下洼形變，并形成兩條縱向的槽，即為車轍。路面車轍是路面周期性評價及路面養護中的一個重要指標。多數瀝青路面修筑在半剛性基層上，且施工中對壓實度要求較高，基層強度及板體性好、變形小，除了某些基層施工不良的路段外，結構型車轍一般很少，而磨損性車轍在我國幾乎是沒有的。目前所見到的車轍基本上都屬于流動性車轍。具體類型如下：

1、磨耗型車轍。由于瀝青路面結構面層材料在車輪磨耗和自然環境作用下持續不斷地損失形成。在交通車輛輪胎磨耗和環境條件的綜合作用下，路面磨損，面層內集料顆粒逐漸脫落；在冬季路面鋪撒防滑料（如：砂）時，磨損型車轍會加速發展。此外，汽車使用防滑鏈和突釘（膠釘）輪胎時會使其加速發展。

2、結構型車轍。交通荷載反復作用下，路面結構產生整體永久變形而形成的結構型車轍。常起源于路基及碎石基層變形的積累。這類車轍主要是基層等路面結構層或路基強度不足，在交通荷載反復作用下產生向下的永久變形、作用或反射于路面。

3、失穩型車轍。瀝青路面結構層在交通渠化作用下，當瀝青混合料高溫穩定性不足時，由于材料的粘性流動變形而形成。絕大多數車轍是由于在交通荷載產生的剪切應力的作用下，路面層材料失穩，凹陷和橫向位移形成的。此類車轍的外觀特點是沿車轍兩側可見混合料失穩橫向蠕變位移形成的凸緣。一般出現在車輛輪跡的區域內，當經碾壓的路面材料的強度不足以抵抗交通荷載作用于它上面的應力，特別是重載車輛高頻率通過，路面反復承受高頻重載時，極易產生此類車轍。此外，在高速公路的進出口，交費站或一般公路的交叉路口等減速或緩行區，這類車轍較為嚴重。因為這些地區車速較低，交通荷載對路面的作用時間較長，易于引起路面材料失穩、橫向位移和永久變形。

2 瀝青路面車轍損壞成因

1、瀝青混合料

現行的瀝青路面設計的主要依據指標是瀝青混合料的強度，其取決于混合料的粘結力和內摩擦角的影響；粘結力又取決于瀝青材料的化學結構、膠體結構、物理化學性質、稠度、瀝青膜的厚度、瀝青礦料比、瀝青與礦粉系的分散結構特征以及瀝青與礦料的相互作用。

①材料性質。瀝青的粘度和瀝青與礦料之間的粘附性是影響瀝青混合料高溫穩定性的兩個因素；瀝青粘度越大，瀝青與礦料之間的粘附越好，那么混合料的高溫穩定性越好，因此要選用粘度大的瀝青和非酸性礦料以提高混合料的高溫穩定性和強度，以便產生較高的抗車轍能力；瀝青改性是一種提高瀝青高溫穩定性的有效手段，改性瀝青混合料同標準混合料相比車轍深度有明顯減少。

②礦物集料的表面紋理、料顆粒大小、形狀、級配、顆粒相互位置、礦料數量，可以影響混合料的孔隙結構，即孔隙的大小、形狀與連通閉合情況、瀝青用量狀況以及瀝青的用量和瀝青同集料的互相作用情況，因而可以對車轍的大小表現出不同的影響。

③礦料級配。為探討集料級配對車轍大小的影響，有關研究人員將集料分為過細級配組、細級配組和粗級配組三種，環道試驗結果表明：熱拌瀝青混合料在最佳瀝青含量、8%空隙率時粗級配有較大的車轍深度，過細級配次之，細級配組車轍深度最小。可見，單純增大礦料粒徑并不能提高路面抗車轍能力。

2、路面結構組成

瀝青路面的抗車轍能力還與路基類型和路面厚度有關。當其路基為砂土材料時，面層厚度對車轍影響很大，面層瀝青混合料較薄時車轍較深，而且較大部分來自路基的形變；而當面層較厚時，路基基本上不產生車轍。在當路基為剛性或半剛性材料時，車轍的深度隨瀝青混合料面層厚度的增大而增加，這時的車轍總量90%來自于瀝青混合料面層本身。由此認為，當路基和基層強度較高時，采用薄瀝青混合料面層可以有效地控制車轍深度，而當路基基層強度較弱時應適當增加面層厚度，但這樣構筑的道路，往往由于路面回彈模量與路基回彈模量之間的比值過大，帶來不盡合理的結構組合，而且也不夠經濟。平鐘高速路基地質結構復雜，車轍病害的成因與結構密不可分。

3、交通荷載及環境條件

①渠化交通。由于城市道路交通組織的渠化，導致瀝青路面車轍破壞的情況日漸突出。在同一結構、同一條道路上，劃分出不同交通形式的兩段道路進行試驗，結果證明：渠化交通路段的車轍顯著增長，混合交通路段車轍增加較慢，其原因是混合交通時荷載作用范圍較寬，變形面較大，同一位置的車轍累積較小，而渠化交通同一位置處的車轍累積量大。

②荷載。試驗研究證明：車輛超載加快路面的病害。在不同的軸載作用下，重軸載作用產生的車轍較輕軸載大得多；道路交叉口和停車點的車轍通常為正常行駛路段的2～5倍。

4、環境氣候條件

溫度升高時瀝青粘度變小，其抵抗蠕變的能力下降，在受到外力時很容易產生永久剪切變形導致瀝青材料橫向流動而產生車轍。當路面積水或路面結構含水量增加時，瀝青和礦料之間的粘結力在潮濕條件下會被削弱或破壞，在行車荷載和水分的聯合作用下，這種病害會明顯加劇，導致瀝青路面產生較大的車轍。

3 瀝青路面車轍防治措施

1、合理的結構組合設計。面層直接承受車輪荷載反復作用和自然因素影響，因此要有足夠的承載力，以承擔設計期內累計軸載次數，限定車轍發展深度。合理選用技術參數，各結構層模量不宜相差太大，特別是中間層的級配要合理，表面層最佳油石比可以彌補第二層抗車轍能力。

2、材料的合理選用。集料強度、形狀、表面性狀、清潔狀態、瀝青性能與集料相容性，注重材料的協同性和料源特性，保證所用材料的高品質。改善礦料級配同時適當增加粗集料用量和控制剩余空隙率，使粗細集料形成骨架密實結構。可適當采用高粘度的瀝青。

3、最優配合比設計。重視級配范圍對抗車轍能力的影響，關鍵是確定適宜的篩孔通過率、孔隙率、油石比。選用溫度敏感性低、稠度較高的瀝青或改性瀝青，同時嚴格控制瀝青的用量。嚴格準確地控制混合料配合比，設法加足礦粉，嚴格控制運輸車輛便于卸料，涂抹油料；采用透層油與粘層時也要嚴格控制用油量。

4、使用改性添加劑。積極引進并采用新的改性劑如橡膠、樹脂、塑料、無機物改性劑、抗車轍劑、纖維等改性混合料添加劑，適當提高粉膠比，提高膠結料粘附性，降低溫度敏感性。

4 結束語

總之，近年來，我國公路交通量增長非常迅猛，往往遠遠地超過了設計預期增長速度，高速公路重車比例在不斷提高，車輛超載超限現象非常普遍，這種交通條件對路面的破壞作用非常嚴重，尤其會導致路面車轍的產生。我們應該重視車轍問題，在施工過程中時刻牢記對各種病害的防治，在不斷總結施工經驗和研究的同時，積極引進國際先進的防治車轍的新工藝、新技術及新材料，為我國的交通事業騰飛奠定良好基礎。

參考文獻

[1]范志強，瀝青路面車轍產生的原因和防止措施[J]；標準化，2011.18