瀝青路面車轍病害成因及養護對策

蘭峰

（南陽市臥龍區公路事業發展中心，河南南陽 473000）

0.引言

在車輛長期重復荷載作用下，極易出現車轍病害。作為一種永久性變形，車轍病害極易危害道路安全。在瀝青路面車轍病害當中，其特點主要包括2點：（1）早期嚴重車轍基本上屬于失穩型車轍，也就是在行車荷載的影響下，車輪痕跡下陷，極易形成側向流動變形的車轍。（2）多在瀝青路面上、中面層產生車轍。車轍的出現，不僅會影響路面平整性，還會對行車舒適性和安全造成很大威脅。為此，開展瀝青路面車轍病害研究具有重要的現實意義[1]。

1.瀝青路面車轍形成機理

基于瀝青混合料的特殊性，在行車荷載的重復作用下，路面很容易形成壓密變形的累積形變，一旦產生車轍病害，路面想要恢復難度很大，甚至是不可逆的病害。一般來講，車轍受高溫環境影響較大，多出現于高溫夏季。隨著改革開放的不斷深入，我國經濟迅速騰飛，交通運輸業越來越繁忙，交通壓力進一步加大，車輛交通渠化和重載超載問題加劇，導致瀝青面層壓密程度提升，在車輛輪跡帶處路面下陷問題極為普遍，車轍病害也會越來越多，嚴重影響路面行車舒適性和安全性。

2.瀝青路面車轍病害的危害

作為現代交通的重要方式之一，公路建設水平已成為衡量一個國家基建能力的指標。瀝青路面是我國高等級公路的主要路面結構形式，相比其他路面材料，瀝青路面優點很多。隨著交通運輸需求的逐年增長，路面出現了不同程度的早期病害，經實踐考察可知，車轍病害是路面病害之一，對于道路自身及車輛、人員來講，一旦形成車轍，便會帶來危害[2]。

（1）車轍的出現將會影響路面的平整度，極易產生滑移情況，對行車舒適性造成危害。按照現行規定要求，對于高等級瀝青路面容許永久變形量有明確的規定，要求控制在15mm以內，若車轍深度在40mm以上，在高速行車時，車輛彎道控制難度加大，將會大幅降低行車安全系數[3]。

（2）行車荷載重復作用下，車轍病害附近的瀝青混合料將會不斷被壓密、擠壓，大幅降低混合料的孔隙率，在雨水的影響下，車轍部位很容易產生積水或水霧等情況，進而影響路面摩擦阻力，導致安全事故率增加。

（3）一旦出現車轍病害，便代表著瀝青路面面層材料及結構已被破壞，大幅降低了路面強度，影響了路面的使用性能。加上其他因素的影響，將進一步破壞路面，嚴重影響使用壽命。

3.工程概況

某公路工程通車運營5年后，發現局部路段出現了大量病害，主要包括：車轍、擁包等，且呈不斷增長趨勢，對于路面正常行車功能造成了一定影響。為此，提出了養護維修的建議。通過現場調查及鉆芯取樣可知，車轍為主要病害，類型為壓密型車轍、失穩型車轍，基本上沒有出現磨損型及結構型車轍[4]。在鉆芯取樣當中，共設了8個芯樣，取出的芯樣當中，均具有較為完整的瀝青面層，但中面層、低面層則存在較大空隙。且芯樣的瀝青層和水穩層內存在不均勻的較多泥土[5]。

4.瀝青路面車轍病害的成因

當前，流動性車轍是瀝青路面最常見的車轍類型，此類車轍的出現并非一個原因，而是多種因素的共同作用，在本工程當中，車轍病害的成因如下：

4.1 瀝青混合料抗剪強度不足

作為一種柔性路面，瀝青路面因其優異的性能得到了廣泛應用。車轍病害是路面破壞的主要形式。在車輛荷載的長期作用下，瀝青路面承受的剪力作用較大，一旦超過了混合料的抗剪強度，瀝青材料便會向兩側流動，長期形變累積便會產生車轍。造成瀝青混合料抗剪強度不足的因素很多，主要包括以下幾點：（1）瀝青用量過多。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。（2）級配不合理。在瀝青混合料抗車轍性能當中，礦料級配不合理將會影響很大。若礦料級配過粗，會增大混合料的空隙率，影響材料間的粘結力，進而對其抗剪能力造成很大影響。若礦料級配過細，粗集料用量太少，也會影響礦料間的嵌擠作用，從而產生車轍。（3）礦粉用量不當。在瀝青混合料當中，礦粉和瀝青的結合可以形成瀝青膠漿，此類材料的穩定性、黏結力良好。在混合料當中，通過瀝青膠漿可以將不同粒徑的集料形成一個完整的整體，瀝青膠漿的性能，對于瀝青混合料的物理力學性能影響很大。對于粗集料間的孔隙，礦粉可以起到填充作用，進而增加混合料的密度，若礦粉用量與設計不符，將會改變級配，影響混合料的整體強度。

4.2 重載交通及氣候影響大

影響瀝青路面車轍病害的很大原因在于重載交通和高溫環境，在道路上若重載超載問題嚴重，極易產生交通渠化現象，從而加重車轍病害。高溫是影響車轍的一大原因，伴隨氣溫的不斷提升，瀝青混合料的剛度將備受影響，剛度下降，瀝青路面的結構強度也會隨之降低，從而形成車轍[6]。

4.3 層間結合處理不理想

在路面設計當中，界面條件滿足完全連續是最理想的狀態。若無法滿足該條件，則說明路面分層之后，各層之間的極限拉伸應力、應變不同，這種情況下，極易產生路面病害。

4.4 施工不均勻性

本工程采用了半剛性基層，一般來講，基層質量較好的情況下，高溫環境中，瀝青混合料的抗剪強度、面層厚度都會對路面抗車轍性能造成一定影響。據大量車轍試驗可知，在級配、油石比滿足規定的條件下，若混合料拌和不均勻，則混合料的動穩定度影響很大，甚至會出現超過20%的結果偏差。因此，在工程施工中，若出現拌和不均勻情況，很容易影響混合料自身質量，從而影響混合料的整體抗剪強度，降低抗車轍能力。

5.瀝青路面車轍病害養護措施

5.1 瀝青面層材料優化措施

（1）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，還能增強養護效果，且具有良好的經濟性。比如，在路面養護維修當中，采用改性瀝青材料進行薄層罩面，可以降低罩面層的厚度，減少養護成本。如重載、高溫路段摻加3%～5%的PRRLAST.S抗車轍劑可以起到延長路面使用壽命的作用。

（2）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定性。

（3）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。

5.2 優化瀝青面層設計

在車輛反復碾壓作用下，高溫環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。因此，由結構層面來講，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，按照現行規定，對于礦料的最大粒徑有明確要求，即控制在25mm～63mm。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。在養護成本不增多的情況下，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，保證混合料骨架穩定性，從而提升高溫穩定性。

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定性影響很大。據相關研究表明，瀝青混合料的黏結力、內摩擦角會影響混合料的抗剪強度，當礦料粒徑增加時，粒徑越大粗糙度越大，則混合料的內摩擦角越大，這種情況下，混合料的高溫穩定性越好。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，必須優化瀝青面層設計，合理選擇施工原材料。

5.3 積極采用主動預防措施

公路項目從設計到通車運營會受到各種各樣因素的影響，為了有效防治路面病害，需改變以往的防治策略，應從被動轉變為主動預防，減少車轍病害，維護路面使用質量。

根據大量實踐經驗可知，當路面溫度在30℃以下，路面基本上不會出現變形情況，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，進而出現車轍。為此，為避免車轍病害出現，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，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，（1）滿足降溫的要求；（2）不得出現路面水損壞。因此，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，一般控制在每小時30km，并保證均勻噴灑；同時，還要做好灑水頻次控制，應根據路面溫度合理控制灑水頻次。

6.結語

瀝青路面由于其自身的優異性能，在國內外公路工程建設中備受青睞，且在現代高等級公路中得到了廣泛應用。近年來，我國經濟迅速發展，交通運輸量持續增加，重載超載問題嚴峻，加上雨水、高溫等因素影響，在瀝青路面運營期間極易產生車轍病害。一旦出現車轍病害，極易影響路面瀝青路面使用性能，危害行車安全。通過車轍病害成因的分析，筆者結合多年工作經驗，結合案例，提出了相應的養護預防措施，希望能夠有效控制車轍，修復路面病害，延長工程使用壽命。