养护学术论文之一--浅谈沥青路面车辙的成因及防治措施
发布时间：
2020-08-26
来源：
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随着高等级公路运营年限增长，车辙在路面损坏所占的比例也越来越来大，已成为路面损坏主要形式之一。路面上的车辙的产生可以影响路表的平整度使行车的舒适性下降。车辙轮迹处的沥青面层变薄使得沥青面层及路面的整体强度下降，容易诱发其他的路面病害,影响了高速行驶车辆的安全性。
一、车辙病害产生的原因。
一、车辙病害产生的原因。
车辙是指沥青路面上沿行车轮迹产生的纵向带状凹槽，深度在1.5cm以上，是沥青路面常见病害之一。车辙是沥青路面在车辆荷载反复作用下产生剪切压密等永久变形的积累，主要发生在高温季节，尤其是渠化交通严重的重交通道路上，或行车道上。车辙形成的原因可归纳为内在因素和外部条件。
1、内部原因。
（1）与原设计和材料等方面存在先天不足有关。早期建设的沥青路面设计标准低，路面结构厚度偏薄。
（2）沥青混合料。沥青混合料由沥青结合料粘接矿料组成，其高温稳定性的形成机理也源于沥青结合料的高温粘接性和矿料级配的嵌挤作用。沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤作用，沥青结合料的粘接性性能只有40％的贡献。试验表明：热拌沥青混合料在最佳沥青用量，空隙率8％时，粗级配的车辙深度最大，细级配次之，中级配最小。
（3）材料。一般来说，选择优质材料，采取合适的沥青用量，进行适当的级配设计，能显著地提高沥青混合料的抗车辙能力。在诸多材料影响因素中，集料所具有的特性对沥青混合料高温稳定性的影响尤其显著。加大成型荷载可以使配合比设计的最佳沥青用量减少。当然沥青用量减少将使碾压困难，采用较少沥青用量之后，通过重型压路机碾压成型的路面有较好的高温抗车辙能力。适当减少沥青用量，加大压实功，使混合料充分嵌挤，没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性性能的重要措施，如果沥青用量减少而没能得到充分的压实，则可能还没有来得及产生车辙，水损害却形成了。
2、外部因素。
（1）高温天气，特别是连续多天高温对车辙形成影响极大。在连续高温作用下沥青软化、体积膨胀，沥青就容易上泛，沥青混凝土的稳定度随温度的升高而急剧下降，结构强度急剧下降。通过调查，路面的温度比空气的温度高24℃；当空气温度答道40℃左右时，其地面温度达到60℃以上，最高温度甚至到71～72℃。温度越高，沥青混合料的劲度模量越低，抗车辙能力越小，这是最普通的机理分析。气温低于30℃一般不会有大的车辙，甚至气温低于35℃，即路表温度低于55℃情况下，车辙能够限制在几毫米的范围内，而气温超过38℃，车辙就会很快增长，如果气温连续超过40℃，几天就会使路面发生严重的车辙损坏。
（2）汽车荷载。荷载对沥青路面高温车辙的影响是不言而喻的，特别是重载车、超载车加速了沥青路面的变形。荷载越大则轮胎气压越高，车辆超载和超限将使汽车轮胎接地压力增大，其对沥青路面永久变形的影响与荷载的影响是一致的。行车速度越慢，荷载作用时间越长，在相同交通量所引起的路面变形越大。这种情况主要出现在停车场、车站、交叉路口、爬坡车道、收费站以及其它交通拥挤的地方。
（三）车辙的防治措施。
沥青路面的车辙不仅影响行车的舒适性而且影响行车安全。车辙的产生对路面的维修养护不利，它会引发其它形式的病害产生。因此要减少车辙的产生需要从设计施工和日常管理中采取以下措施。
1、材料设计方面
（1）集料对沥青混合料高温性能的影响至关重要。集料品种应力求选择表面粗糙、嵌挤作用好、与沥青粘附性强的集料。对高等级公路和一些重要的路段应该选用高质量的集料，特别是表面两层沥青混合料应该采用坚硬，安定表面粗糙、破碎、颗粒接近立方体的集料。
（2）集料级配对沥青混合料的高温性能也是一个重要的影响因素。较粗的级配有较好的抗车辙能力，但不容易控制。而且级配过粗反而影响其高温稳定性，相比之下密级配的沥青混合料抗车辙性能较开级配混合料稳定。对密级配沥青混凝土而言,提高沥青高温粘度是防治车辙最有效的措施。提高沥青高温粘度有两条途径:其一是选用高粘度沥青;其二是在沥青中掺加各种类型的改性剂。
（3）沥青含量可能比沥青本身特性的影响更重要，沥青宜选用低针入度、高软化点、低含蜡量的高粘度沥青及感温性好的沥青。这对防治车辙来说是非常有效的。对于细粒式和中粒式密集配沥青混和料，适当地减少沥青用量有利于提高沥青混合料的高温稳定性，有利于减少车辙出现的可能。
（4）沥青混合料
在进行混合料设计时，可有意识地按较多的重载车辆较大的轴载.较高的轮胎气压进行沥青混合料的设计与试验验证。例如可适当提高马歇尔试件的击实功.
2、路面结构设计方面
当前，有沥青面层的路面结构共有3类:柔性路面、半刚性路面及刚性组合式路面。我国多采用半刚性基层的沥青路面，质量达到要求的半刚性基层和半刚性底基层是不会产生压缩永久变形的。在厚半刚性基层下面的路基顶面的压应力也很小，路面车辙主要产生于沥青面层。因此，设计合理厚度的沥青面层是减小车辙的重要内容。通过对沥青面层内剪应力分析，结合沥青面层在行车作用下的压密形变发现，半刚性基层的沥青面层不宜厚，厚的沥青面层易产生严重的车辙。但沥青面层也不能过薄.过薄的沥青面层易损坏基层，并出现沥青面层底部开裂等现象.同样给沥青路面增加病害。
3、施工和日常管理
沥青路面的施工应该根据不同的混合料采用不同的施工方法。在把住材料质量关的同时，还应该做好以下两点:一是施工的温度，包括拌和摊铺压实温度都必须严格控制;二是压实，这是沥青路面施工的最后工序。好的混合料设计只有通过充分的压实才能获得良好的性能，碾压遍数少压实度不足‘容易产生车辙隐患。但过度压实也能够使压实度降低这一点也应该引起重视。再好质量的沥青路面，在恶劣气候条件和渠化交通等因素的影响下，也会产生车辙、开裂等病害.对已有病害应该尽早加强养护和维修同时还应通过法令禁止超载车辆行驶，减少车辙的产生。
沥青路面车辙问题一直是人们倍受重视的问题，影响路面车辙产生的因素较多从材料到施工，贯串于道路建设和使用的每一个环节。因此要做到路面无车辙是非常不容易的，但通过积极方式对待车辙问题，可减少车辙产生数量，延长沥青路面使用寿命。
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