淺析瀝青路面的車轍病害及預防

劉 鵬

(齊魯交通發展集團有限公司，山東 濟南 250014)

0 引言

由于重載交通和夏季高溫天氣的影響，瀝青路面的車轍問題越來越突出，成為瀝青路面的主要病害形式之一。其宏觀表現為瀝青路面輪跡帶范圍的下凹以及輪跡帶邊緣的隆起。究其原因，主要是瀝青混合料在高溫環境下抵抗變形能力不足，在重載交通的重復作用下，變形逐漸累積，最終導致病害產生。這種病害不僅造成路面結構的破壞，降低路面承載力，而且嚴重影響行車舒適性，并存在車輛側翻的風險。基于以上分析，綜合分析路面車轍的發生發展因素，總結處置及預防措施，是目前亟待解決的關鍵問題。

1 瀝青路面車轍分類

瀝青路面的車轍可分為四類：壓密型、磨耗型、流動型和結構型[1]。

1.1 壓密型車轍

壓密型車轍的產生主要是由于在路面施工階段壓實工作不良，而開放交通以后由于大量車輛荷載的重復作用，輪跡帶周圍的瀝青混合料受碾壓而進一步密實，從而形成車轍[2]。

1.2 磨耗型車轍

磨耗型車轍是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形成的車轍。此類型車轍的產生主要是由于集料質地較軟，從而導致混合料抗磨耗性能不足。磨耗型車轍在我國路面的各種車轍中所占比例較小多不考慮[3]。

1.3 流動型車轍

流動型車轍是在高溫條件下，瀝青的粘度降低流動性增強，在受到汽車荷載的重復碾壓作用時，瀝青混合料的穩定性應力難以支撐車輛荷載產生的應力，使得瀝青混凝土產生側向流動變形[4]。

1.4 結構型車轍

結構型車轍主要是由于路面整體結構的抗剪強度低于車輛荷載在路面結構中形成的剪應力，從而使得路面結構層產生剪切變形破壞。結構型車轍相比于其他車轍寬度大，有著典型的“凹”型斷面，轍槽兩側沒有明顯的隆起[5，6]。

2 瀝青路面車轍形成因素

瀝青路面產生車轍主要是由內因、外因及施工不規范三個原因造成。內因是指瀝青混合料組成原料的質量，外因則是氣候和車輛交通條件，施工不規范主要指拌合過程中集料組成及其施工工藝和質量對路面車轍的影響[7]。

2.1 內部因素

導致車轍產生的內部因素主要是瀝青混合料的粘結力和內摩擦角[7]。

1)瀝青類型。

影響瀝青混合料剪切變形大小的因素主要是瀝青混合料的粘聚力和內摩阻力，而瀝青混合料的粘聚力則是由瀝青的粘度、用量以及與礦料的相互作用來決定的。瀝青的粘性越大，則瀝青混合料的粘聚力越高，從而使得混合料具有更高的抗剪強度[8]。

2)瀝青用量。

瀝青的用量對瀝青混合料的粘度有著很大的影響，瀝青用量越大，集料表面的瀝青膜也就越厚，集料顆粒之間的粘聚力就越小[9]。馬歇爾試驗指標是確定最佳瀝青用量的主要方法，但是也要綜合考慮氣候條件、交通類型，公路等級等因素的影響。

3)礦料級配，顆粒形狀及表面特征。

瀝青混合料的作用力主要是由礦料級配的優劣、顆粒形狀的大小及表面特性、瀝青用量等因素確定的。為使瀝青混合料具有足夠的抗剪切變形的能力，采用最佳的瀝青用量是最基本的條件，同時采用表面潔凈干燥、顆粒形狀粗糙且不均勻、壓碎值小的礦料也是非常關鍵的因素[8]。

2.2 外部因素

1)渠化交通。

現代城市道路中渠化交通是重要的交通組織形式，但是由此導致的瀝青路面車轍問題也越來越嚴重。顧培紅等首先選出渠化交通和混合交通兩條不同交通組織形式的道路，然后在相同的位置進行觀測實驗。試驗結果表明渠化交通路段的車轍增長速度比混合交通路段車轍增加速度快的多。造成這種現象的原因主要是由于渠化交通道路同一位置處的車轍累積量大，也就導致車轍深度大，而混合交通時荷載作用范圍分散，路面受力面積大，所以在路面同一位置的車轍累積較小[10，11]。

2)重載。

重載車輛的重復作用是導致路面出現車轍的主要因素，根據相關研究，重載車輛產生的車轍深度要比輕載車輛大很多，軸重每提高1倍，車轍深度就會提高10倍～15倍之多。近年來由于各種客觀因素的影響，國內公路運輸成本大幅提高，致使貨運司機傾向于采用超載運輸以保證利潤空間，大量超載車輛行駛在高速公路上，使路面過早的產生車轍病害。

3)高溫。

路面溫度升高，瀝青混合料變軟，粘結性及強度降低，在車輛荷載反復作用下更易發生永久變形從而形成車轍。瀝青抵抗蠕變的能力是由瀝青粘度的大小決定的。當溫度較高時瀝青粘度變低，混合料抵抗蠕動變形的能力就會下降，在車輛反復作用下就會導致瀝青混合料發生流動永久變形而產生車轍[12]。

3 瀝青路面車轍機理分析

瀝青路面的永久變形是在高溫條件下車輛荷載反復作用下形成的，這種瀝青混合料路面高溫穩定性降低導致的永久流動變形主要發生在夏季。這種變形可分為三個階段：

1)開始階段的壓密過程。瀝青混合料路面由一定級配的石料、瀝青及空氣組成的三相混合物。受到長期的車輛荷載作用下，溫度較高時，瀝青混合料流動性增強，瀝青路面內的空氣更易排除從而產生壓密變形[13]。

2)瀝青混合料的剪切流動。高溫條件下瀝青流動性增強，此時瀝青混合料處于一種以粘性為主的半流動狀態，在受到車輛荷載反復作用時，混合料中的石料在瀝青的潤滑作用下產生流動，降低了混合料抗剪切變形能力，宏觀上表現為路面受車輛荷載作用處產生變形。

3)集料的重分布與骨架破壞。高溫下瀝青混合料處于半流動性狀態，瀝青膠漿在荷載作用下首先發生流動，導致骨料相互接觸，混合料中荷載的主要承擔者就成為由骨料相互接觸形成的骨架，由于瀝青處于流動狀態具有一定的潤滑功效并且都吸附于集料表面，所以瀝青混合料中較硬的集料顆粒在較大荷載作用下沿集料間接觸面產生滑動，瀝青及膠漿會向混合料自由面移動，當骨架間瀝青及膠漿較多時，這一現象更加明顯，最終導致礦質骨架失穩產生較大變形[14]。

4 瀝青路面車轍處理措施

瀝青路面的正常使用性能與車轍病害有直接關聯，路面車轍會導致路面平順性降低，車輛荷載作用下輪胎與路面接觸處產生應力集中，路面整體強度不夠將會產生車轍，如處理不及時，也會附帶產生其他道路病害以及影響路面行車舒適性，嚴重的會危及行車安全。對路面車轍的處治措施很多，以下是幾種常用的處理方式。

4.1 路面車轍銑刨重鋪

根據車轍量以及各結構層實際狀況對路面車轍嚴重的部位進行銑刨。銑刨完成后，處理作業面使其干凈清潔，滿足相關施工規范要求。然后噴灑乳化瀝青作為粘層，再進行后續的施工作業。在后續瀝青混合料生產及施工等各個工序中，必須保證施工溫度及碾壓后壓實度要求[15]。

4.2 瀝青混合料現場熱再生

瀝青路面現場熱再生是一種完全利用舊路原材料處理車轍的一種技術，對舊瀝青路面進行加熱軟化，然后銑刨路面，在銑刨出來的混合料中添加新料或者再生劑拌合均勻，再進行攤鋪，碾壓成型。由于其施工速度較快已經成為處理路面車轍的一種方法[16]。

4.3 路表微表處處理

微表處處理利用稀漿封層車，在車轍槽中攤鋪改性瀝青稀漿混合料的一種車轍修復方法，該方法可以重新加強原有路面的結構強度[17]。

5 結語

通過以上論述可以對瀝青路面的車轍類型，產生機理，評價方法，預防措施有較為全面的了解。雖然關于瀝青路面車轍已經有了豐碩的研究成果。通過新材料的應用，加之在設計階段的優化以及施工階段的嚴格控制，可以將瀝青路面車轍控制在允許的范圍之內。但車轍產生的因素眾多，地區差異性大，仍有許多工程問題未解決，關于瀝青路面車轍問題研究任重而道遠。

[1] 蔡 旭.瀝青路面抗車轍性能評價及結構優化[D].廣州：華南理工大學，2013.

[2] 高立波.瀝青路面結構抗車轍的研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2009.

[3] 李 江.長大上坡路段瀝青路面抗車轍技術研究[D].西安：長安大學，2014.

[4] 向晉源.瀝青混合料抗車轍性能評價方法研究[D].南京：東南大學，2010.

[5] 李 潔，李 冬.用多輪車轍試驗評價瀝青混合料的高溫性能[J].中國科技博覽，2011(7):65-66.

[6] 岳學軍，黃曉明.瀝青混合料高溫穩定性評價指標的試驗研究[J].公路交通科技，2006，23(10):37-40.

[7] 汪 偉.基于漢堡車轍試驗的瀝青混合料高溫性能評價[J].交通建設與管理，2014(24):1-4.

[8] 魏建明,王書延,劉紅瓊.瀝青混合料單軸靜載蠕變試驗研究[A].交通資源節約和環境保護新技術研討會[C].2007.

[9] 李 輝，張久鵬，黃曉明.瀝青混合料高溫穩定性的單軸靜載蠕變試驗[J].河南科技大學學報(自然科學版)，2006，27(3):48-51.

[10] 牟瀚林.基于蠕變試驗的瀝青路面結構分析[D].成都：西南交通大學，2008.

[11] 張常富.瀝青混合料動態蠕變性能與單軸貫入性能的研究[D].重慶：重慶交通大學，2015.

[12] 王隨原，周進川.SBS改性瀝青混合料蠕變性能試驗研究[J].公路交通科技，2006，23(12):10-13.

[13] 馮 林.單軸壓力下瀝青混合料靜動態蠕變模型研究[D].長沙：長沙理工大學，2008.

[14] 牟瀚林，王順洪，朱 敏.瀝青混合料蠕變試驗的數值模擬研究[J].公路交通技術，2008(5):17-20.

[15] 魏建明.瀝青混合料蠕變試驗研究[J].公路與汽運，2007(4):118-120.

[16] 湯 文.瀝青路面車轍預估模型研究[D].上海：同濟大學，2009.

[17] 王中明，張賀玲，張振濤.淺談瀝青路面車轍防治措施[J].科技風，2010(6):153-154.