路面病害调查采用人工全幅目测进行

路面病害调查采用人工全幅目测进行，调查后发现，路面整体状况良好，管养及时、到位，但由于施工因素及特殊气候、运营环境等综合因素的影响，局部路段存在不同的现象，表现为：

（1）K662+400～K662+800上行行车道，该路段在使用1年后，由于沥青路面严重车辙及拥包，随即采用铣铇上面层利用石灰岩沥青混合料加铺，处治后的路面又产生车辙，2011年10月再采用微表处填充车辙，随后又产生坑槽，而且主要特征为坑槽修复好后，沿着纵坡方向（纵坡0.56%）的路面又会出现坑槽，但中面层基本完好。

原因分析：

①采用石灰石沥青混合料修复路面的过程中，由于是小面积施工，施工条件和质量控制不严，造成路面在很短时间内产生车辙；

②沥青混合料上面层和中面层之间存在层间水；

③填补车辙的时候，车辙中存在水；

④随着坑槽修复过程中的扰动，各种原因引起的已经存在的路面结构中的水，在外力作用下，沿着纵坡流动，积存在另一处，行车作用下，在新的一处出现坑槽。

综合分析，该段属于重铺沥青混凝土时的施工质量控制不好以及可能存在的层间水综合导致，该路段路面照片见图1-4。

（2）k694+950~k695+200 上行行车道

该路段坑槽比较密集，目前都已补好，也伴有少量浅车辙。

（3）k663+000~k663+400 上行行车道

该路段车辙比较大，两侧伴有隆起。经过现场切割取样后，发现中面层有松散现象。建议，将中上面层都铣铇掉，重新加铺。中面层采用原材料与结构，中上面层均采用SBS改性沥青。

选择某高速公路的5个有代表性的道路段面，分别在行车道的车辙槽处和停车道上钻芯取样，断面芯样位置及取芯数目如图1-6。对不同面层的混合料先后进行厚度测量、空隙率测定、沥青抽提试验及集料筛分试验，分析变化规律。

1.2.1芯样厚度变化规律分析

芯件的总厚度及各结构层的厚度测量数据如表1-6，路面总车辙量及各从芯样各沥青层的厚度分析来看，上、中、下面层均有车辙产生。总体上说，中面层产生的车辙最大，下面层次之，上面层产生的车辙最小，即路面车辙变形主要是由中、下面层的厚度变化引起的。其主要原因是虽然上面层温度较高，所承受的压应力最大，但剪应力比中面层要小，另外，上面层选用的结合料和集料均为优质材料，沥青结合料在60℃以上的高温条件下仍具有较高的粘结强度，混合料抗车辙能力较强，所以产生的车辙变形并不大；而中、下面层所受压应力虽然比上面层小，但中面层所受剪应力比上、下面层还要大，在持续高温季节，中、下面层的温度均可达到50℃以上，这一温度已远远超过所使用基质沥青的软化点，此时沥青结合料的粘度急剧下降，抗剪强度大幅降低，沥青混合料抗车辙性能大幅度下降，产生的车辙变形量增大。

如果用一根两端开口的试管取代旋转棒并在试管底部安装一个产生剪应力的旋转盘，Weissenberg效应将造成粘弹性材料在试管内向上流动，流动持续至法向应力与重力平衡。这就是“法向力泵”原理，而伴随着法向流动的另一个物理现象是“挤出胀大”现象。当粘弹性材料在法向力的作用下沿管口流出后，它通常会膨胀，而且直径大于出口孔的直径（D>d）,如图1-8。“挤出胀大”随流动速率增加而增大，而且不可逆。在很小的剪切速率（即很小的荷载应力）下，法向应力可被忽略不计；在较大的剪切速率（即较大的荷载应力）下，法向应力不可忽视；在高速剪切速率下，法向应力甚至会大于剪切应力。在高分子粘弹性材料的有关研究表明，法向应力差以指数倍数的关系随剪切应力的增大而增大，倍数达10倍以上[2]。

沥青混合料实际上是由矿料、沥青胶结料及空隙构成的一种复合材料，因而具有粘弹性材料特性。从宏观力学的角度看，在剪应力作用下，沥青混合料产生整体流动而形成车辙。从复合材料细观力学看，集料是弹性体而不产生法向应力，沥青是粘弹性体会产生法向应力。把集料间隙看成管壁，则集料与沥青的法向力差将导致沥青沿剪应力的法向流动而产生迁移。

而法向应力由两大因素决定的：一是剪切速率γ′；二是材料常数A。因为路面结构中面层承受的剪应力较大，并且材料性能欠佳，沥青迁移比较强烈，直接

导致中面层混合料的油石比减小较多。此外，重载作用下，荷载应力愈大，说明剪切速率γ′愈大，则法向应力愈大, 沥青迁移愈强烈。温度越高，沥青的粘度和弹性模量越小，沥青路面则愈容易产生沥青迁移。

对于沥青路面车辙的研究，除了对实际路段直接观测外，大型环道、直道试验和加速加载试验是最直接有效的方法。直接观测费用太高，历时长久的工程。相比较而言环道试验或者ALF加速加载试验是一种经济有效的试验方法。它既能模拟路面的实际受力状况，又能通过控制试验条件得到有价值的研究成果，因此在美国、法国、澳大利亚等国家被认为是研究和预估沥青路面车辙的有效手段之一。本节通过对近期国内开展的环道试验和ALF加速加载试验的试验结果进行调查和分析，研究沥青路面车辙发展的总体规律。

课题组调研了东南大学环道试验的车辙规律[3]，环道试验温度为60o C，路面结构形式如表1-10所示。图1-9为不同荷载次数作用下环道路面内外侧平均绝对车辙变化，可以看出，六种路面结构均表现出三阶段的变形特性，其中结构C 车辙发展迅速，其三阶段变形特性最为明显。

课题组调研了交通部公路交通综合试验场ALF试验段的车辙规律[4]，该试验段沥青面层设计为8cm的AC-13、AC-16和AC-20型普通密级配沥青混合料，基层采用30cm水泥稳定碎石，7d无侧向抗压强度大于4MPa，路基模量大于50MPa。共完成4次加速加载试验，加载模式如下：

（1）加载模式1：60℃沥青层温度，160KN的半轴轴载，0.8MPa的轮胎内压（2）加载模式2：45℃沥青层温度，160KN的半轴轴载，0.8MPa的轮胎内压（3）加载模式3：60℃沥青层温度，100KN的半轴轴载，0.7MPa的轮胎内压（4）加载模式4：45℃沥青层温度，100KN的半轴轴载，0.7MPa的轮胎内压

图1-11为四次加速加载试验中三种混合料的车辙深度随加载次数发展曲线图。在图中可以看出，三种沥青混合料均不同程度地表现出三阶段的变形特性，其中AC-13与AC-16两种混合料车辙发展速度比较快，在重载和高温下第一阶