沥青路面车辙形成原因及防治途径

沥青路面车辙形成原因及防治途径
日益增长的交通量、车辆大型化及重载车比例的不断增加，对路面的要求越来越高。

如何提高路面的使用性能已成为广大道路工作者的重要课题。

沥青是一种典型的流变材料，它的强度和劲度模量随着温度升高而降低，所以沥青混凝土路面在夏季高温时在重交通的重复作用下，由于交通的渠化在轮迹带逐渐形成变形下凹，两侧鼓起的所谓“车辙”。

1．沥青混合料强度形成原理
为了防止沥青路面产生高温剪切破坏，在柔性路面设计方法中对沥青路面抗剪强度应进行验算，要求在
沥青路面层破裂面上可能产生的应力小于沥青混合料容许剪应力即Tаб混合料的抗剪应力T取决于沥青混合料的抗剪强度T即T为系数（即沥青混合料的抗剪强度T可通过三轴试验方法应用莫尔—库仑包路线方程T求得。

所以沥青混合料的抗剪强度主要取决于粘聚力C和内摩擦角两个参数，即T=。

沥青路面的车辙变形、雍包等主要发生在夏季高温情况下，是一种混合料各种成份位置的变化。

这时沥青的粘度较低，粘结集料抵抗变形的能力有限。

而沥青混合料的高温稳定性能实际上是抵抗车辆重复压缩变形反侧面流动的能力。

它首先取决于矿料骨架，尤其是粗骨料的相互嵌挤作用。

同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用。

因而两者都十分重要，在通常情况下，矿料级配的作用率占60%，沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。

2 与车辙形成有关的内部因素
2．1配合比中矿料结构的选择
沥青路面的车辙现象是在高温时，由抗剪强度不足或塑性变形过剩产生堆积现象。

所以配合比设计时要求沥青混合料在高温时必须具有一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。

在进行配合比设计时应优先选用密实骨架结构，即采用间断密级配矿质混合料与沥青组成的沥青混膈料。

由于这种矿质混合料断去了中间尺寸粒径的集料，既有较多数量的粗集料可形成空间骨架，同时又有相当数量的粗集料可填密骨架的空隙，因此形成密实骨架结构，而且肯有较大的内摩擦角，满足设计要求。

2．2沥青的选择
选用高粘度沥青或在沥青中掺加各类型的改性剂。

在其它因素固定的条件上，沥青混合料的粘聚力随着粘度的提高而增加，高粘度的沥青能赋予沥青混合料较大的粘滞阻力，因而具有较高的抗剪强度。

试验研究表明，在相同的矿料和组成情况下，随着沥青粘度的提高，沥青混合料的粘聚力有明显的提高，同时内摩擦角亦稍有提高。

此外在固定质量的沥青和矿料条件下，沥青与粉的比例是影响沥青混合料抗剪强度的重要因素。

当沥青用量很少时，沥青不足以形成结构沥青的薄膜来粘结矿料颗粒，混合料没有粘聚力。

随着沥青用量的增加，结构沥青逐渐形成，沥青更为完满地包裹在矿料表面，使沥青与矿料间的粘聚力随着沥青用量增加而增加。

当沥青足以形成薄膜并充分粘附矿料颗粒表面时，沥青砂具有最优的粘聚力。

如沥青用量过大则在颗料间形成未与矿料交互作用的自由沥青，在粗集料间起着润滑剂作用，因而降低了沥青混合料的内摩擦角。

所以在配合比设计时沥青用量的确定至关重要，确定沥青用量时要慎之又慎。

2．3适当增大粉胶比
在沥青数量一定时，矿粉用量对矿料的表面积影响最大，因而直接影响沥青薄膜厚度，矿粉之间的滑动
变形将因粉胶比增大而减少。

所以为使混合料有好的高温定性，必须使矿粉有足够的数量，以减少起润滑作用的游离沥青的比例，比较薄的沥青膜使混合料结成坚实的整体，这也是十分有效的措施。

一般认为粉胶比不宜小于1~1.2。

2．4空隙率的确定
对密集级配沥青混凝土而言，增大集料粒径对提高车辙能力有一定效果，但同时必须保证有较好的级配，以增大密度。

试验表明，空隙率对车辙的影响非常大，增大混合料中的粗集料的粒径和数量后，如果级配不好，空隙率增大，将同样使混合料变的不稳定，容易造成车辙。

空隙率也不能太大，美国WESTRACK 环道试验结果表明，4%的空隙率是最小空隙率的临界限。

随着空隙率的增加，车辙变形也增大。

3 与车辙形成有关的外部因素
3．1沥青面层的厚度
很显然，沥青厚度是影响车辙的重要因素。

在我国目前的沥青层厚度情况下，厚度大的车辙不一定严重，厚度过薄可能变形更大。

我国沥青路面结构层厚度与沥青混合产类型选技不是很匹配。

沥青路面结构层厚度至少应为集料最大公称尺寸的3倍，我国表面层常用的AC~16、AK~16与我国表面层最常用的厚度4CM 相比，明显过大，从而路面混合料容易离析形成车辙。

3．2车辙试验动稳定度的规定
我国现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032~94）规定，用于上、中面层的沥青混凝土在60度时车辙试验的动稳定度时高速公路不小一800次/MM，对一级公路或城市主干路宜不小于600次/MM。

车辙试验的动稳定度提出新的要求。

日本1993年新版沥青路面纲要中重交通道路车辙验算车辙试验的动稳定要求较前又有所提高，规定大于1500次/MM，大型车交通量大的路段要求大于3000次/MM。

由于我国系首次引起此项指标，故规定的动稳定度要求较低，随着研究工作的深入，对避免高温变形车辙的形成也将更有利。

3．3施工中压实度的影响
另外一种常常发生的车辙是由于沥青面层本身的压实度造成的情况，这是非正常的车辙。

施工时没有充分压实，有的受排名抢先的思想驱动过分地求平整度，在降低温度后碾压，造成压实度不足，致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密，在交通车辆的反复碾压作用下，空隙率不断减小，达到极了限的残余空隙后才趋于稳定。

它一方面产生压实变形，同时平整度迅速下降，甚至形成明显的车辙。

这种车辙两侧没有隆起，只有下凹，成V字形或W形。

这是由于施工不良造成的非正常情况的车辙。

因此，施工过程中加强碾压，切忌片面追求平整度而放松压实，保证压实度使空隙率控制在要求的范围内。

4 提高路面抗车辙能力几点建议
1.使用粒径较大、表面微观粗糙度大、嵌挤作用好、与沥青粘附性强的接近立方体的坚硬碎石。

2．选择使用结构层稳定性好，又不影响施工，具有良好性能的级配组成。

3．确定合理的沥青用量。

避免多余的自由沥青。

使用粘度高、感温性小的沥青，提高沥青胶砂（沥青+矿粉）劲度。

4．施工时加强碾压、避免离析，确保压实度。