如何防治瀝青路面出現(xiàn)車轍的措施與探討

羅井泉 李艷萍

摘要:瀝青混凝土路面具有表面平整、接縫少、行車舒適、耐磨、低噪聲、施工期短、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于我國(guó)高等級(jí)公路。本文分析了瀝青路面車轍形成的機(jī)理和車轍的成因,并提出了相應(yīng)的防治措施。

關(guān)鍵詞:瀝青路面;車轍;高等級(jí)公路

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,交通量不斷增大,軸載明顯增加,給瀝青路面帶來(lái)了明顯的早期損害?！败囖H”是早期損害中最普遍的現(xiàn)象之一,嚴(yán)重影響行車質(zhì)量,降低瀝青混凝土路面的使用壽命,有時(shí)還引發(fā)交通事故。因此,改善瀝青混凝土路面的質(zhì)量,減少其早期損害,越來(lái)越受到人們的重視。實(shí)踐表明,車轍使路面性能降低,是導(dǎo)致路面損害最主要的原因。

2 瀝青路面車轍的三種機(jī)理

2.1 由于荷載作用超過(guò)路面各層的強(qiáng)度。發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的永久性變形。成為結(jié)構(gòu)性車轍。這種車轍的寬度較大,兩側(cè)沒(méi)有隆起現(xiàn)象。橫斷面成v字形。

2.2 瀝青混凝土的側(cè)向流動(dòng)變形.在高溫條件下,車輪輾壓的反復(fù)作用,荷載應(yīng)力超過(guò)瀝青混合料的穩(wěn)定度極限,使流動(dòng)變形不斷累積形成車轍叫做瀝青混合料的流動(dòng)性車轍或失穩(wěn)性車轍。一方面是車輪作用,部位下凹。另一方面車輪作用甚少的車道,兩側(cè)反而向上隆起。在彎道處還明顯向外推擠,車道線及停車線因此可能成為變形的曲線。無(wú)疑這部分車轍將取決于瀝青混合料的流動(dòng)特性。

2.3 冬季埋釘輪胎形成的磨損性車轍。在我國(guó)由于基層基本上是半鋼性基層,車轍基本上都屬于瀝青混合料的流動(dòng)性車轍。對(duì)這種車轍可以說(shuō)沒(méi)有有效的維修方法。只有采用新的材料或?qū)⒃胁牧显偕脑煲愿鼡Q產(chǎn)生車轍的層次。

另外還有一種在國(guó)外較少發(fā)生.在我國(guó)卻常常發(fā)生的車轍。它是由于瀝青面層本身的壓密造成的。這是非正常的車轍。尤其在我國(guó)有些高速公路施工時(shí)沒(méi)有很充分的壓實(shí)。過(guò)分追求平整度。在降低溫度后碾壓。造成壓實(shí)度不足。致使通車后的第一個(gè)高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密。在交通車輛的反復(fù)碾壓作用下,空隙率不斷減小,達(dá)到極限的殘余空隙率后才趨于穩(wěn)定。它一方面產(chǎn)生壓實(shí)變形。同時(shí)平整度迅速下降.甚至形成明顯的車轍。這種車轍兩側(cè)沒(méi)有隆起,只有下凹。成為V字型或w型。這是由于施工不良造成的非正常情況的車轍。從這個(gè)角度出發(fā).為減少車轍最重要的一點(diǎn)是施工過(guò)程中加強(qiáng)碾壓。切忌片面追求平整度。而放松壓實(shí)。保證壓實(shí)度使空隙率控制在標(biāo)范圍內(nèi).這是非常重要的。

3 車轍產(chǎn)生的原因

半剛性基層路面的車轍主要產(chǎn)生于瀝青混凝土面層,而產(chǎn)生車轍的主要原因是瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足,在車輛的重復(fù)荷載作用下產(chǎn)生變形累積。影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性主要是瀝青混合料的高溫抗剪切能力及內(nèi)摩阻力。通過(guò)瀝青類型、瀝青用量、礦料級(jí)配、顆粒形狀及表面特性、瀝青混凝土空隙率等多方控制可以有效提高瀝青混合料的高溫抗剪切能力及內(nèi)摩阻力。

3.1 瀝青類型

瀝青混合料的抗剪切能力主要取決于瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力,影響瀝青混合料粘結(jié)力的因素主要是瀝青粘度、瀝青用量、瀝青與礦料相互作用的特性,瀝青的粘度越高,瀝青混合料的粘結(jié)力越大,因而具有較高的抗剪強(qiáng)度。

瀝青類型應(yīng)根據(jù)環(huán)境氣候、交通條件等合理選用,尤其是氣溫高、渠化交通的道路應(yīng)選用較粘稠的符合重交通瀝青技術(shù)要求的優(yōu)質(zhì)瀝青和改性瀝青。從瀝青品質(zhì)及路用性能來(lái)看,進(jìn)口瀝青稍優(yōu)于國(guó)產(chǎn)瀝青。

3.2 瀝青用量

混合料的粘結(jié)力與瀝青用量有關(guān),用量越大,礦料顆粒間游離的自由瀝青越多,礦料周圍的瀝青膜越厚,混合料的粘結(jié)力越低。反之,瀝青不能完全裹覆礦料顆粒界面也影響瀝青混合料的粘結(jié)力,同時(shí)混合料缺乏應(yīng)有的工作度,難以壓實(shí),且易出現(xiàn)松散、離析現(xiàn)象。

為了提高瀝青混合料的粘結(jié)力,除采用高質(zhì)量的瀝青外,嚴(yán)格控制瀝青的合理用量是很關(guān)鍵的。瀝青用量必須嚴(yán)格按馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo),并綜合考慮氣候條件、交通類型,公路等級(jí)等因素,同時(shí)進(jìn)行混合料的殘留穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn),并對(duì)擬定的配合比進(jìn)行車輛的試驗(yàn),合理確定最佳的瀝青用量。

3.3 礦料級(jí)配、顆粒形狀及表面特性

瀝青混合料的嵌擠力和內(nèi)摩阻力主要取決于礦料級(jí)配、顆粒形狀及表面特性、瀝青用量等。為使瀝青混合料的內(nèi)摩阻力增大,滿足抵抗永久變形的能力,除采用最佳的瀝青用量外,采用潔凈、具有良好的顆粒形狀、表面粗糙、壓碎值小、與瀝青有良好的粘附性的礦料是非常關(guān)鍵的。

3.4 空隙率

空隙率對(duì)瀝青混凝土的耐久性和熱穩(wěn)定性均有影響,從耐久性角度出發(fā),希望其空隙率盡可能減小,從熱穩(wěn)定性角度來(lái)講,其空隙率又不能太小,當(dāng)然空隙率較大對(duì)熱穩(wěn)定性也不利。空隙率對(duì)瀝青混合料的抗車轍性能有一臨界值,偏離這一臨界值越多其抗車轍能力降低越大。4%的空隙率最接近臨界值。馬歇爾試驗(yàn)法決定瀝青用量時(shí),空隙率是一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo),同時(shí)又是一個(gè)不易控制的指標(biāo)。馬歇爾試驗(yàn)時(shí)不僅要求盡可能測(cè)試準(zhǔn)確,同時(shí)應(yīng)綜合考慮礦料空隙率、瀝青所占的空隙率和剩余空隙率的分配問(wèn)題。在施工時(shí),保證瀝青混凝土良好的壓實(shí),對(duì)改善瀝青混凝土面層的抗變形能力是很有幫助的。

4 瀝青混凝土路面車轍的防治措施

4.1 提高基層強(qiáng)度和剛度

盡量采用無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料來(lái)作為半剛性基層材料。無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料的強(qiáng)度和剛度都很高,具有板體性、水穩(wěn)定性、抗裂性、一定的抗凍性和良好的力學(xué)性能,對(duì)車轍的影響很小。

4.2 提高車轍試驗(yàn)的指標(biāo)

針對(duì)我國(guó)現(xiàn)行車轍試驗(yàn)規(guī)范值偏小的情況,我們?cè)跒r青混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有意識(shí)地提高混合料中車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度值標(biāo)準(zhǔn),以減少車轍的產(chǎn)生。

4.3 控制混合料的質(zhì)量

選用粘度高、針入度小、軟化點(diǎn)高、含蠟量較低的優(yōu)質(zhì)石油瀝青;選用改性瀝青,提高混合料的粘結(jié)力;采用滿足規(guī)范級(jí)配要求的粒徑較大的碎石(尖銳棱角、粒糙表面和良好的級(jí)配)、碎石含量較多的瀝青混合料,嚴(yán)格控制針片狀含量;將礦粉用量與瀝青用量的質(zhì)量比控制在1.0～1.2,天然砂的含量<15%或采用機(jī)制砂;嚴(yán)格控制瀝青用量,尤其不要過(guò)量;瀝青混合料施工壓實(shí)度必須滿足規(guī)范要求;盡量選擇粗顆粒含量稍高、細(xì)顆粒含量適宜的級(jí)配。

4.4 施工工藝控制是瀝青混凝土路面的關(guān)鍵

瀝青混凝土路面施工,從目標(biāo)配合比到生產(chǎn)配合比,到配合比的驗(yàn)證,工程技術(shù)人員應(yīng)完成全部試驗(yàn),認(rèn)真分析數(shù)據(jù),保證級(jí)配好、油石比最佳。

為了確保瀝青路面的混合料級(jí)配、油石比、壓實(shí)度、平整度、抗滑指標(biāo),施工中監(jiān)理應(yīng)掌握拌和站控制室的數(shù)據(jù),了解各集料、瀝青、礦粉的用量,從而控制混合料的級(jí)配、油石比。

路面攤鋪碾壓時(shí),應(yīng)掌握熨平板的振級(jí),從而保證松鋪系數(shù)可靠,壓實(shí)厚度足夠,減小車轍深度為保證平整度好,應(yīng)在試驗(yàn)段確定碾壓方式,施工中嚴(yán)格控制碾壓l方式,臨理應(yīng)認(rèn)真控制,甚至對(duì)碾壓遍數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),從而保證可靠的壓實(shí)度,好的平整度。

對(duì)于抗滑指標(biāo)是混合料自身俘在的紋理性能,不應(yīng)犧牲壓實(shí)度片面追求。施工中,往輪碾上噴灑水的時(shí)候,要注意控制噴灑量,以防降低混合料溫度,要采用霧狀噴灑器。在混合料接縫處或冷熱搭接處,要采用橫縫橫壓。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,產(chǎn)生車轍的因素很多,要減少車轍,必須從設(shè)計(jì)到施工全面控制好質(zhì)量,在修筑瀝青路面時(shí),應(yīng)先從選用優(yōu)質(zhì)材料入手并采用合理的施工工藝,以求得滿足抗車轍要求的瀝青路面是不難實(shí)現(xiàn)的。