淺析瀝青路面車轍病害成因及應對策略

李鈺杰 趙素磊

摘 要：瀝青路面車轍病害的產生，將嚴重破壞路面結構層，影響路面使用性能，危害行車安全。為此，必須重視車轍病害問題，及時采取行之有效的處治措施。本文在全面了解車轍形成機理的基礎上，闡述了瀝青路面車轍病害的成因，并結合具體案例進行了詳細探討。

關鍵詞：瀝青路面;車轍病害;形成機理

中圖分類號：U416.68 文獻標識碼：A

1 車轍形成機理

作為一種多相分散體，瀝青混合料的主要構成成分為石質骨料與瀝青膠結料，其是通過松散礦料顆粒本身互相嵌擠構成骨架，且利用瀝青結合料膠結作用形成的混合體。瀝青混合料在外荷載作用下，具有較為復雜的應力及應變特點，其彈性變形在低溫或瞬時荷載影響下起關鍵作用，絕大多數情況下，粘彈性為其變形主要狀態。一般瀝青混合料變形特性可通過蠕變試驗進行直觀、形象地表述，在加載瞬間將有瞬時彈性應變與塑性應變在混合料內產生，同時在不斷增加荷載作用時間的過程中，材料應變也會隨之增加，但該增加應變部分可看做是粘彈性應變，可通過荷載作用將其荷載卸除，此時材料能夠迅速恢復彈性，但其應變卻無法徹底恢復，塑性應變與粘塑性應變則為剩余應變，也可看做是永久變形。在行車荷載長期作用下，路面永久變形將逐步增多，宏觀上可稱為車轍。

2 瀝青路面車轍病害成因

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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 工程概況

某公路工程全長42.73 km，為雙向四車道，建成通車5年后，發現局部路段出現了大量病害問題，主要病害類型為車轍、裂縫等，呈逐年遞增趨勢，目前已對路面正常行車造成了一定影響。經實地調查和試件芯樣檢測可知，本路段車轍病害最為嚴重，存在較為明顯的失穩型和壓密型車轍。通過鉆芯取樣發現，6個芯樣的瀝青面層較為完整，但中、底面層存在較大空隙，所有芯樣水穩層均表現為一半完整一半松散，且有大量泥土存于芯樣瀝青層和水穩層，呈不均勻狀態。結合工程實際情況，決定采用超薄磨耗層進行車轍病害處治。

3.1 舊路處治

施工前，先將原路面存在的病害問題進行處治，如裂縫、剝落、車轍、網裂等。考慮現場實際情況，選擇合理的處治措施，不得存在遺漏，保證所有病害認真處理。

3.2 拌和

按照配合比設計，做好瀝青混合料拌和施工。拌和前，應對瀝青、礦料等材料的加熱溫度進行詳細檢查，如SBS改性瀝青溫度在160℃～175℃控制，礦料溫度在190℃～205℃控制，保證滿足規范要求。同時，拌和期間要根據規定，合理控制拌和溫度、時間及含水量，避免出現材料離析、花白等情況。

3.3 運輸

熱混合料具有較大粘度，為避免材料粘黏車廂，需將適量隔離劑均勻涂抹到運輸車廂內四周和底部。裝料時，可采用移動式裝料法，一般分三次完成，避免材料離析。攤鋪能力和運輸能力相比，運輸能力應略多一些，保證在攤鋪機前等待車輛達到3輛左右，從而確保連續不間斷攤鋪施工。為達到保溫、保濕的效果，可將雙層帆布覆蓋于車頂。

3.4 攤鋪

攤鋪前，先調整好熨平板高度進行預熱施工，預熱溫度不得低于100℃。按照梯隊作業法采用2臺不同攤鋪機進行施工，安全距離控制在10 m左右，攤鋪速度不宜過快，可控制在每分鐘1.5 m～2.0 m之間。同時，還要根據下承層表面溫度情況，做好溫度控制工作。

3.5 碾壓

瀝青混合料碾壓主要分為3階段，初壓采用鋼輪壓路機進行1遍靜壓;復壓采用鋼輪壓路機進行3遍振動碾壓，隨后再采用輪胎壓路機進行3遍搓揉碾壓;終壓采用鋼輪壓路機進行1遍靜壓收光即可，保證沒有明顯輪跡。

4 結束語

綜上所述，自上世紀80年代后，我國國民經濟快速發展，高等級公路建設投資力度越來越大。瀝青路面作為高等級公路路面的主要路面結構形式，在公路建設施工中得到了廣泛應用。但因交通量的持續上漲、汽車軸載的不斷增加，超載、超重現象日趨嚴重，進而導致瀝青路面病害問題頻發。車轍是瀝青路面最常見、破壞較大的病害形式，不僅會影響汽車運行的舒適性，更會減短路面使用壽命。為此，對瀝青路面車轍病害成因進行研究，對控制車轍病害具有重要的現實意義。

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