瀝青路面車轍病害治理措施

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國公路事業(yè)取得了令人矚目的成績。然而，在長期行車荷載作用下，路面出現(xiàn)了不同程度的病害，尤其是車轍病害，危害性較大。為此，在全面了解車轍分類及形成機理的前提下，闡述了車轍主要影響因素，并提出了幾點防治對策，最后通過具體案例對車轍病害防治進行了詳細地分析與探討。

關鍵詞：瀝青路面；車轍病害；車轍分類；形成機理；影響因素

中圖分類號：U416.217 " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2022）10-0026-03

0 引言

作為現(xiàn)代社會的重要交通運輸方式，公路建設是衡量一個國家綜合實力的關鍵要素。目前，我國95%以上路面面層以瀝青材料為主，與水泥混凝土材料相比，瀝青混凝土材料具有平整、無接縫、耐久性好、噪音小及行車舒適等優(yōu)勢。然而，在長期實踐中發(fā)現(xiàn)，在行車荷載和自然因素的反復作用下，瀝青路面通車運營2～3年便會出現(xiàn)不同程度的損壞，其中車轍病害最為突出。車轍的出現(xiàn)，會破壞道路面層材料和結構，減弱路面的路用性能和強度，大大縮短工程使用壽命。為此，開展瀝青路面車轍病害防治研究具有十分重要的意義。

1 車轍的分類及形成機理

在行車荷載的長期作用下，極易出現(xiàn)車轍病害。按車轍形成原因，可以將車轍分為4種類型，具體如下。

第一，壓密型車轍。路面碾壓后，尚未達到完全致密時，瀝青混合料內仍存在很多孔隙。待竣工驗收后，在車輛的荷載作用下，瀝青路面的密實度將不斷提升，在輪跡帶等位置，很容易產生壓密型車轍?；蛘哒f，由于施工操作不規(guī)范、養(yǎng)護不到位等原因，也會出現(xiàn)壓密型車轍。

第二，結構型車轍。在瀝青面層以下產生的車轍，可認為是結構型車轍。結構型車轍包括路基在內的路面所有結構層產生的永久變形。此類車轍形成的主要原因是行車荷載和路面各結構間強度的不同，當車輛通行時，將會產生結構型車轍，結構型車轍多呈凹陷式。

第三，失穩(wěn)型車轍。作為一種流動形式的車轍，失穩(wěn)型車轍形成原因主要是因為瀝青混合料自身特性。瀝青材料在高溫環(huán)境下將會出現(xiàn)軟化，由于這一特性，在高溫條件下，加上車輛荷載作用，路面結構將產生較大剪切力，導致車輪輪跡帶位置變形，形成失穩(wěn)型車轍。

第四，磨耗型車轍。表面層材料在車輪磨耗等因素作用下，極易產生磨耗型車轍。在鋪筑瀝青路面時，不同結構層采用的材料也有所差異，對于瀝青路面結構的表面層材料來講，由于其直接接觸車輪碾壓和雨水等自然環(huán)境，在兩者共同作用下，很容易出現(xiàn)表層材料損耗問題，長期累積便會產生磨耗型車轍。在道路通行過程中路面表層材料磨耗性損失是不可避免的，因此，想要減少此類車轍病害，需要在瀝青混合料設計及施工環(huán)節(jié)，采取有針對性的措施，有效提升路面面層材料的抗磨耗能力。

通常來講，瀝青混合料攪拌均勻，尚未碾壓時多以松散狀態(tài)呈現(xiàn)。碾壓后，在高溫環(huán)境下，瀝青混合料內瀝青等材料由于碾壓作用將會嵌擠到礦料間隙。也就是說，在壓路機的碾壓作用下，瀝青混合料內的瀝青、礦料等材料將會被逐漸壓密，形成穩(wěn)定性良好的路面結構。經(jīng)過壓密處理后，瀝青路面在行車荷載作用下，一定程度上瀝青路面仍具有較高的表面溫度。此時，瀝青混合料多呈半固態(tài)，隨著行車荷載與自然因素的反復長期作用，輪跡帶位置瀝青路面結構層會發(fā)生變形，進而導致瀝青路面出現(xiàn)應變，輪跡兩側隆起變形，最終形成車轍。

2 車轍主要影響因素

2.1 瀝青材料性質與添加劑

瀝青是瀝青路面的主要材料，其性能直接影響路面的使用質量，尤其是瀝青的針入度對車轍的形成影響較大。作為衡量瀝青稠度及抗剪能力的技術指標，針入度可以體現(xiàn)瀝青混合料的抗剪強度的大小，若抗剪強度不足，很可能會引起車轍。同時，瀝青使用量多少也會引發(fā)車轍病害。瀝青混合料當中，瀝青材料的應用可以與礦料充分粘結。若瀝青含量太多，將會加大瀝青流動性，導致集料間的嵌擠作用下降，進而降低混合料的抗剪強度，從而產生車轍病害，為此，必須合理選擇瀝青用量。

對于瀝青混合料的性能來講，添加劑影響較大。一般初期材料密實性不受添加劑的營銷，但是后期階段，通過摻加適量添加劑可以有效抑制側向變形，提升瀝青混合料的粘附性及穩(wěn)定性，增強瀝青路面的抗車轍能力。

2.2 環(huán)境溫度

溫度對瀝青材料性能影響較大，具有明顯的敏感性反應。在實際工程中，瀝青混合料具有吸熱特性，若外界氣溫較高，路面溫度也會隨之增長，尤其是夏季高溫時期，室外溫度達到35℃時，瀝青路面的溫度甚至可以達到50℃以上，這種情況下，將大大增加車轍病害發(fā)生的概率。

3 車轍病害防治對策

3.1 優(yōu)化瀝青面層材料

第一，摻加適量改性劑。在交通壓力不斷加大的今天，為了保障瀝青混合料的各項路用性能，可以適量摻加改性劑。通過采用改性瀝青材料，不僅可以改善路面性能，還能增強養(yǎng)護效果，且具有良好的經(jīng)濟性。比如，在路面養(yǎng)護維修當中，采用改性瀝青材料進行薄層罩面，可以降低罩面層的厚度，減少養(yǎng)護成本。比如，重載、高溫路段，摻加3%～5%的PR RLAST.S抗車轍劑，可以起到延長路面使用壽命的作用。

第二，摻加適量纖維材料。作為一種增強材料，纖維的特點為質輕、耐久、高強等，在瀝青混合料當中，摻加適量纖維材料，可以有效提升瀝青混合料的力學性能，尤其是高溫穩(wěn)定性，同時還可以延長路面的使用壽命。當前，在瀝青路面纖維材料當中，主要有3種，即木質纖維、礦物纖維及聚合物纖維，不同纖維材料的性能各有不同，因此在工程當中，應根據(jù)實際情況合理選擇。一般來講，在纖維材料應用當中，需要控制好纖維的摻加量，本文采用了聚合物纖維，用量為2%～2.5%，通過纖維材料的摻加，可以提高路面的抗車轍性能，還能改善混合料的水穩(wěn)定性。

第三，瀝青調配措施。瀝青調配是指按照一定比例，將主配瀝青材料均勻混合其他調配材料，以此彌補主配瀝青材料性能缺陷。目前，在改善主配瀝青抗車轍性能當中，常用的調配瀝青材料有3種，即湖瀝青、硬質瀝青（低標號）及巖瀝青。

3.2 優(yōu)化瀝青面層設計

在車輛反復碾壓作用下，高溫環(huán)境下瀝青路面極易產生塑性流動，并降低混合料的孔隙率，進而產生車轍。對于結構層面來講，如何提升瀝青路面抗車轍性能已成為了研究的重要課題。目前，在很多國家對于大粒徑碎石瀝青混合料進行了大量研究，按照現(xiàn)行規(guī)定，對于礦料的最大粒徑有明確要求，即控制在25～63 mm。在瀝青路面當中，大粒徑碎石瀝青混合料主要用于路面的下面層，其特點在于加大粒徑，減少瀝青用量。在養(yǎng)護成本不增大的情況下，能夠有效提升瀝青路面的抗車轍性能。若路面基層采用大粒徑瀝青混合料，可以增強路面的柔性和抗變形能力，保證混合料骨架穩(wěn)定性，從而提升高溫穩(wěn)定性。

很大程度上來講，集料粒徑越大，越能提升混合料的抗車轍性能。究其原因在于集料級配對于混合料的高溫穩(wěn)定性影響很大。據(jù)相關研究表明，瀝青混合料的黏結力、內摩擦角會影響混合料的抗剪強度，當?shù)V料粒徑增加時，粒徑越大、粗糙度越大，則混合料的內摩擦角越大，混合料的高溫穩(wěn)定性越好。然而，于瀝青路面表面層而言，在瀝青路面抗車轍性能方面，僅僅增加集料的公稱粒徑其效果并不明顯。因此，在具體應用當中，必須優(yōu)化瀝青面層設計，合理選擇施工原材料。

3.3 荷載強度和溫度控制

第一，荷載強度。當前，各地交通量與日俱增，交通荷載作用于路面的頻率和荷載值在持續(xù)上漲，很多路面出現(xiàn)了病害問題，應做好車速控制，要求合理控制車速最低值，避免低速行駛，低速不僅會造成道路擁堵，還會引發(fā)高溫車轍病害。同時，還要做好車輛噸位控制，不得出現(xiàn)超載、重載問題。

第二，溫度控制。根據(jù)大量實踐經(jīng)驗可知，當路面溫度在30℃以下，路面基本上不會出現(xiàn)變形情況，若溫度超過55℃，車輛通行過程中，變形也很小。但若是長期處于高溫下，路面在車輛荷載反復碾壓下，變形將會加劇，進而出現(xiàn)車轍。為此，為避免車轍病害出現(xiàn)，需要控制好路面溫度。目前常用的方法有灑水降溫、路面熱反射涂料等。比如說，將路面灑水降溫，作為目前路面常用的降溫方式，路面灑水降溫需要做到2點：其一，滿足降溫的要求；其二，不得出現(xiàn)路面水損壞。在灑水時，需要滿足一些條件，首先，路面溫度在50℃以上，方可對路面進行定期、定時灑水，其次，灑水時，灑水車的速度需要做好控制，一般控制在30 km/h，并保證均勻噴灑；最后，還要做好灑水頻次控制，應根據(jù)路面溫度合理控制灑水頻次。

4 工程概況

某公路工程交通量較大，重載超載問題嚴重，路面已出現(xiàn)了不同程度的病害問題，其中局部路段車轍病害較為明顯。經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，車轍深度最大可達到27 mm，為“差”等級，其中評價等級在“優(yōu)良”級別的僅占了18%，為了減少車轍危害，需根據(jù)病害實際情況，合理選擇施工措施。為了恢復路面的使用性能，延長路面使用壽命，決定采用微表處施工方案。具體施工要點如下。

4.1 施工流程

第一，施工準備。正式大規(guī)模施工前，為了保證施工質量，需提前做好各項施工準備工作。需先進行原路面、基層情況的詳細檢查，在微表處封層施工前，修補完路面的裂縫、坑槽等病害。

第二，材料準備。材料是公路施工最關鍵的基礎條件，是工程施工中必不可少的重要因素，對工程質量起決定性作用，也是保障工程質量的必要條件。乳化瀝青材料、填料、集料等需嚴格按照配合比設計按量準備，確保用量充足。并做好取樣檢測工作，保證乳液檢查合格，方可用于施工，若質量不符合規(guī)定，則不允許使用。

第三，設備準備。施工前，做好施工機械合理組合與配置工作，檢驗及調試好設備，保證屬于良好的工作狀態(tài)，避免施工過程中，出現(xiàn)異常狀況。

第四，灑粘層油。原路面清理干凈后，即可噴灑粘層油。從而保證封層和路表粘結效果良好。噴灑量控制在0.25～0.3 kg/㎡。

第五，攤鋪施工。攤鋪設備現(xiàn)場就位，擺好裝置，按要求調整攤鋪箱的寬度、拱度，并做好走向控制線等設置。在整個攤鋪施工階段，需合理控制攤鋪厚度、攤鋪速度，一般情況下，攤鋪速度控制在3～3.53 km/h，且保持勻速前進。

第六，接縫處理。接縫處理主要分為兩類，其一，橫向接縫。根據(jù)工程實際情況，橫向接縫可采用對接縫處理方式。接縫時，先整平前一施工段末端，并覆蓋一層油氈，油氈末端和封層材料層邊緣應保持平整、對齊。其二，縱向接縫。本工程以搭接縫進行處理。為了確保接縫效果，需合理控制搭接寬度。

第七，養(yǎng)護。微表處施工后，需進行一段時間的養(yǎng)生。一般來講，粘結力滿足2.0 N·m，表明混合料凝固狀態(tài)良好，可滿足開放交通的條件。

4.2 施工質量控制

第一，集料級配控制。對于路表美觀性和內在質量來講，微表處混合料的級配影響較大。一般來講，微表處厚度較薄，可通過骨料粒徑?jīng)Q定，而4.75 mm以下的細集料直接影響其密實度、防水性能和薄層的穩(wěn)定性，為此，需要嚴格按照配合比設計要求，合理管控混合料內的粗、細集料用量。

第二，破乳時間控制。對于微表處施工而言，破乳時間太早，會影響施工質量。在拌和、攤鋪環(huán)節(jié)，為了保證施工質量，需要控制好乳化瀝青當中破乳時間，若破乳過早，會造成瀝青結團、厚度不均勻、甚至出現(xiàn)劃傷問題，不利于路面層間粘結。為此，在施工中，可適當調整用水量、水泥用量，或者摻加一定量的添加劑，從而合理控制破乳時間。

第三，施工溫度控制。微表處施工中，需合理控制施工溫度，根據(jù)施工具體情況，可在15～37℃控制微表處施工溫度，對于乳化瀝青材料，溫度越高，破乳越早，據(jù)研究表明，當乳化瀝青溫度在60℃之上，則會加速其破乳速度，這種情況下，將會加大混合料攤鋪難度，但是溫度過低，又會不利于成型，延長交通封閉時間。為此，在施工過程中，需要嚴格管控施工溫度，從而保證施工質量。

5 結語

綜上所述，隨著交流量日益倍增，車輛重載超載問題嚴峻，瀝青混凝土路面出現(xiàn)了大量開裂、車轍、坑槽病害，相比其他病害，車轍對瀝青路面損壞更為嚴重，具有較高的發(fā)生率及維修難度，嚴重時甚至會危害行車安全。為此，必須根據(jù)工程實際情況，合理選擇車轍養(yǎng)護維修方案，恢復路面使用性能，提高工程施工整體質量。

參考文獻

[1] 韋明，余芳.廣西高速公路瀝青路面車轍病害原因分析[J].西部交通科技，2016（9）：13-16.

[2] 夏川.芻議瀝青混凝土路面施工質量控制與病害防治策略[J].建材與裝飾，2015（23）：260-261.

[3] 丁立亞，張金喜.基層類型對瀝青路面車轍深度影響的統(tǒng)計學分析[J].中外公路，2015（3）：71-76.