沥青路面车辙损坏原因及防治措施李书艺

沥青路面车辙损坏原因及防治措施李书艺
发布时间：2023-06-29T06:49:28.677Z 来源：《工程建设标准化》2023年8期作者：李书艺
[导读] 车辙是沥青路面最常见、破坏较大的病害之一，不仅会影响汽车运行的舒适性与安全，更会缩短路面使用寿命。

为此，对沥青路面车辙损害形成机理、损坏原因等进行研究，对控制车辙病害，采取科学、有效的措施进行防治具有重要的现实意义。

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摘要：车辙是沥青路面最常见、破坏较大的病害之一，不仅会影响汽车运行的舒适性与安全，更会缩短路面使用寿命。

为此，对沥青路面车辙损害形成机理、损坏原因等进行研究，对控制车辙病害，采取科学、有效的措施进行防治具有重要的现实意义。

关键词：沥青路面；车辙病害；损坏原因；防治措施
伴随国民经济的快速增长及交通事业的不断进步，我国交通基础设施短板逐步加强。

公路工程作为重要的基础设施，有效拉动了经济发展，为人们日常出行提供了便利。

但在公路投入使用之后，由于车辆超载等因素作用下，会导致开裂、坑槽等病害产生，必须加强病害处治措施，以免病害程度逐渐加深，影响车辆行驶安全性，降低工程使用寿命。

车辙是沥青路面最常见的病害之一，合理选用处治措施，可有效遏制病害程度加深，提高工程使用性能。

在具体施工中，应充分了解原有路面结构性能，掌握病害原因，提高处治质量。

一、车辙形成机理
作为一种多相分散体，沥青混合料的主要构成成分为石质骨料与沥青胶结料，其是通过松散矿料颗粒本身互相嵌挤构成骨架，且利用沥青结合料胶结作用形成的混合体。

沥青混合料在外荷载作用下，具有较为复杂的应力及应变特点，其弹性变形在低温或瞬时荷载影响下起关键作用，绝大多数情况下，粘弹性为其变形主要状态。

一般沥青混合料变形特性可通过蠕变试验进行直观、形象地表述，在加载瞬间将有瞬时弹性应变与塑性应变在混合料内产生，同时在不断增加荷载作用时间的过程中，材料应变也会随之增加，但该增加应变部分可看做是粘弹性应变，可通过荷载作用将其荷载卸除，此时材料能够迅速恢复弹性，但其应变却无法彻底恢复，塑性应变与粘塑性应变则为剩余应变，也可看做是永久变形。

在行车荷载长期作用下，路面永久变形将逐步增多，宏观上可称为车辙。

二、沥青路面车辙损坏原因
1、沥青混合料
现行的沥青路面设计的主要依据指标是沥青混合料的强度，其取决于混合料的粘结力和内摩擦角的影响；粘结力又取决于沥青材料的化学结构、胶体结构、物理化学性质、稠度、沥青膜的厚度、沥青矿料比、沥青与矿粉系的分散结构特征以及沥青与矿料的相互作用。

①材料性质。

沥青的粘度和沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个因素；沥青粘度越大，沥青与矿料之间的粘附越好，那么混合料的高温稳定性越好，因此要选用粘度大的沥青和非酸性矿料以提高混合料的高温稳定性和强度，以便产生较高的抗车辙能力；沥青改性是一种提高沥青高温稳定性的有效手段，改性沥青混合料同标准混合料相比车辙深度有明显减少。

②矿物集料的表面纹理、料颗粒大小、形状、级配、颗粒相互位置、矿料数量，可以影响混合料的孔隙结构，即孔隙的大小、形状与连通闭合情况、沥青用量状况以及沥青的用量和沥青同集料的互相作用情况，因而可以对车辙的大小表现出不同的影响。

③矿料级配。

为探讨集料级配对车辙大小的影响，有关研究人员将集料分为过细级配组、细级配组和粗级配组三种，环道试验结果表明：热拌沥青混合料在最佳沥青含量、8%空隙率时粗级配有较大的车辙深度，过细级配次之，细级配组车辙深度最小。

可见，单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力。

2、路面结构组成
沥青路面的抗车辙能力还与路基类型和路面厚度有关。

当其路基为砂土材料时，面层厚度对车辙影响很大，面层沥青混合料较薄时车辙较深，而且较大部分来自路基的形变；而当面层较厚时，路基基本上不产生车辙。

在当路基为刚性或半刚性材料时，车辙的深度随沥青混合料面层厚度的增大而增加，这时的车辙总量90%来自于沥青混合料面层本身。

由此认为，当路基和基层强度较高时，采用薄沥青混合料面层可以有效地控制车辙深度，而当路基基层强度较弱时应适当增加面层厚度，但这样构筑的道路，往往由于路面回弹模量与路基回弹模量之间的比值过大，带来不尽合理的结构组合，而且也不够经济。

平钟高速路基地质结构复杂，车辙病害的成因与结构密不可分。

3、交通荷载及环境条件
①渠化交通。

由于城市道路交通组织的渠化，导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。

在同一结构、同一条道路上，划分出不同交通形式的两段道路进行试验，结果证明：渠化交通路段的车辙显著增长，混合交通路段车辙增加较慢，其原因是混合交通时荷载作用范围较
宽，变形面较大，同一位置的车辙累积较小，而渠化交通同一位置处的车辙累积量大。

②荷载。

试验研究证明：车辆超载加快路面的病害。

在不同的轴载作用下，重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多；道路交叉口和停车点的车辙通常为正常行驶路段的2～5倍。

4、环境气候条件
温度升高时沥青粘度变小，其抵抗蠕变的能力下降，在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。

当路面积水或路面结构含水量增加时，沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或破坏，在行车荷载和水分的联合作用下，这种病害会明显加剧，导致沥青路面产生较大的车辙。

三、工程概况
某公路工程自建成通车后，交通量日益增长，货车比例不断增加，超载重载情况严重，在行车荷载和自然因素的长期作用下，部分路面服务能力下降，甚至出现了一些功能性或结构性的病害，其中最严重的当属“车辙”。

以往针对路面车辙情况，多选择改善铺装层厚度或变换材料等方案，如掺加适量纤维或抗车辙剂等，从而增强材料路用性能。

然而，在长期实践中发现，采用上述处治措施，很难彻底解决沥青路面高温车辙问题。

随着科学技术的不断进步，大量新材料不断用于公路病害处治工作。

其中排水薄层罩面法的应用，便可达到减少车辙发生，提高沥青路面路用性能的目的。

为验证路面车辙病害处治排水沥青薄层罩面技术的应用效果，本文以该工程为例，在全面掌握车辙现场检测情况的基础上，通过对比分析优化选择的方式，提出了合理施工方案，即排水沥青薄层罩面技术，是指将排水路面结构层加铺在原路面上，从而达到病害处治的效果。

四、车辙病害处治技术要点
1、拌和
通过计算机自动控制沥青混合料拌合楼的生产流程，严格遵循目标配合比，确定各料仓的转速和筛分通过率，做好配比配置。

在拌和过程中，应保证全部沥青混合料均匀裹覆沥青材料，不会出现离析、花白情况。

基本可以按照普通沥青混合料的拌和顺序进行施工，仅需掺加适量高黏添加剂即可，根据拌和实际情况，可在60~70s之间控制拌和时间。

拌和温度也是此次施工的重点，一般来讲，可在180℃左右控制集料加热温度，在160℃左右控制SBS改性沥青加热温度，材料出厂温度则控制在170℃~180℃之间。

2、运输
本次施工采用PAC13排水沥青混合料，此类材料的特点为粗集料占比多，空隙率大，相比一般沥青材料，此类材料温度降幅更大，因此在施工运输环节必须做好合理控制。

由于此类材料具有较大粘性，需将适量隔离剂均匀涂抹到运输车厢内四周和底部，避免材料粘黏车厢。

装料时，需采用移动式装料法，一般分三次完成，避免材料离析。

摊铺能力和运输能力相比，运输能力应略多一些，保证在摊铺机前等待车辆达到3辆左右，从而确保连续不间断摊铺施工。

为达到保温、保湿的效果，可将双层帆布覆盖于车顶。

待运送到施工现场，同样要检测沥青混合料的温度，本次共进行5次检测，分别为第一次167℃，第二次174℃，第三次169℃，第四次173℃，第五次173℃，可达到规范标准要求（165~175℃）。

3、摊铺
可按照普通沥青混合料摊铺法进行此次摊铺施工，根据设计要求，以1.20为松铺系数，摊铺前，先调整好熨平板高度进行预热施工，预热温度不得低于100℃。

按照梯队作业法采用2台不同摊铺机进行施工，安全距离控制在10m左右，摊铺速度不宜过快，可控制在每分钟
1.5~
2.0m之间。

摊铺施工中，同样要做好温度控制，抽检结果显示，摊铺温度范围为165~169℃，可满足规范要求（165~170℃）。

4、碾压
碾压是排水沥青路面施工要点，18~25%为排水沥青路面空隙率范围，此类材料粗集料含量多，宜被压实，但也很容易压碎集料，进而影响混合料的粘聚力，甚至出现松散、掉粒等问题。

基于此，必须合理控制碾压设备选型、碾压遍数和温度，具体如表3所示。

根据施工碾压温度检测结果可见，初压、复压、终压温度均可满足施工要求。

表3 碾压控制要点
5、质量检测
渗水系数、平整度等均为路面质量评价指标，针对不同的指标，本文采取了不同的测定方法，例如采用渗水仪测定路面渗水系数，通过三米直尺测定平整度，采用摆式摩擦系数测定仪检测路面摩擦系数，通过铺砂法检测路面构造深度。

四项指标检测，均采取4个测点，所得结果如下：
（1）渗水系数。

检测结果范围为6098~7019ml/min，平均值为6647 ml/min，可满足规范要求（≥5000 ml/min）；
（2）平整度。

检测结果范围为1.3~1.5mm，平均值为1.46mm，可满足规范要求（≤2.0mm）；
（3）摆式摩擦系数。

检测结果范围为56~61，平均值为60.6，可满足规范要求（≥54）；
（4）构造深度。

检测结果范围为1.3~1.5mm，平均值为1.34mm，可满足规范要求（≥1mm）。

由此可见，路面质量指标均可满足规范要求。

五、结束语
综上所述，近年来，我国公路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用非常严重，尤其会导致路面车辙的产生。

我们应该重视车辙问题，在施工过程中时刻牢记对各种病害的防治，在不断总结施工经验和研究的同时，积极引进国际先进的防治车辙的新工艺、新技术及新材料，为我国的交通事业腾飞奠定良好基础。

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