瀝青路面抗車轍性能評價及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

何金環(huán)

(虎林市公路管理站，黑龍江 虎林 158400)

瀝青路面抗車轍性能評價及結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

何金環(huán)

(虎林市公路管理站，黑龍江 虎林 158400)

為促進社會經(jīng)濟發(fā)展，我國正積極完善交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但隨著上道車輛及運行荷載的增加，車轍引起的瀝青路面破壞情況越來越嚴重。對車轍病害產(chǎn)生原因進行深入分析，提出改善的有效措施，盡可能降低車轍病害對瀝青路面使用性能造成的損害，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供良好的交通運輸環(huán)境。

瀝青路面；抗車轍；性能評價；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 車轍危害性

國內(nèi)大部分路面基層以半剛性基層為主，這種基層不僅感性較好，而且強度較高，但卻會因車載作用而產(chǎn)生車轍。如果沒有及時對其進行處理，就很有可能出現(xiàn)車轍變形的情況，危險性較大。

任何瀝青路面上的車轍痕跡，都可能會因為長時間的車輛碾壓導(dǎo)致其他危害。這些危害主要分為兩種：第一，加大了安全隱患系數(shù)。如果瀝青路面出現(xiàn)車轍，就會直接對路面平整度造成影響，造成行車舒適度下降，會使車輛在行駛時出現(xiàn)晃動，車轍嚴重時，甚至還可能導(dǎo)致車輛失去控制。第二，降低了服務(wù)質(zhì)量。車轍會直接導(dǎo)致公路危害性提升，降低公路使用期限，相關(guān)部門不得不投入大量資金對公路進行維護，導(dǎo)致公路服務(wù)資金支持力度隨之減少，服務(wù)質(zhì)量下降。正是因為車轍對瀝青路面的這些危害，相關(guān)部門一直在對路面的抗車轍性能進行改進與強化。

2 車轍產(chǎn)生原因分析

2.1 氣候條件

由于瀝青路面長期暴露在空氣中，常會受到日曬雨淋及自然因素的影響，在受到高溫暴曬時，瀝青混合料溫度也會隨著地面溫度上升，瀝青路面自身彈性和黏結(jié)力將會迅速降低，抗變形能力也變得非常差，很容易破壞混合料的彈性性能。因此，在車胎的壓力擠壓下，瀝青路面會發(fā)生變形，最終導(dǎo)致車轍形成。

2.2 交通條件

瀝青路面的車轍一般是在車輛反復(fù)荷載作用下形成，對于交通條件的影響主要包括兩個方面：一是渠化交通，二是超載超限荷載。盡管目前我國加大了對車輛超載與超限的治理力度，但是就大型貨物運輸車輛總比重來說，重型超載車輛仍占據(jù)較大比重。渠化交通作為車轍行車的主要因素之一，如果不及時對其進行處理，很容易加劇車轍的危害程度，極大危害了行車的安全性。我國大部分的路面設(shè)計規(guī)范是通過對交通量的累計，再對路面使用壽命進行嚴格控制。而瀝青混合料作為一個彈性性能較強的材料，需要一段時間的回彈過程。可是當很多車輛一起向同一方向運動時，瀝青路面的剪切力會不斷加大，最終導(dǎo)致車轍出現(xiàn)變形。相關(guān)技術(shù)人員通過對瀝青路面車轍產(chǎn)生原因的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，荷載分布小、交通渠化情況嚴重時，形成的車轍深度也就越大。

2.3 路面坡度

對于山區(qū)公路來說，大部分會在大上坡路段出現(xiàn)連續(xù)車轍的現(xiàn)象，這是由于荷載作用時間較長、車速緩慢、溫度急劇上升引起的。因此，在上坡路段的平坡位置很容易產(chǎn)生車轍。從理論角度上對車轍影響進行分析，應(yīng)采用瀝青混合料，它是一種彈塑性較強的黏彈體，可減小車轍。

2.4 瀝青混合料的性質(zhì)

瀝青是瀝青混凝土路面施工的重要材料，對瀝青混凝土路面施工質(zhì)量有著直接影響，也是決定瀝青路面是否會發(fā)生車轍的主要因素。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，瀝青材料綜合性能較好，其抵抗車轍能力也會大幅度提升。改性瀝青材料與基質(zhì)瀝青材料進行對比，改性瀝青材料對車轍抵抗能力更高。瀝青材料是多種尺寸礦料的黏結(jié)劑，材料生產(chǎn)是將多種尺寸的礦料進行混合、黏結(jié)，經(jīng)過特殊工藝加工最終生產(chǎn)出的高強度瀝青混合材料，瀝青用量與瀝青混凝綜合性能也有著非常緊密聯(lián)系，瀝青材料特性會受到溫度環(huán)境影響而發(fā)生改變，這種情況被稱之為瀝青材料的感溫性。瀝青材料的感溫性可以用針入度和軟化點兩個指標顯示，如果瀝青材料針入度系數(shù)越大，那么瀝青材料對溫度的敏感性就越小，在環(huán)境溫度升高過程中，瀝青狀態(tài)改變程度很小。即使在氣溫較為炎熱的夏季，瀝青材料的物理特性也不會發(fā)生改變，車轍變形抵抗能力非常良好。但是在寒冷的冬季，瀝青材料質(zhì)地較輕，在外部荷載應(yīng)力影響下很有可能開裂。很多因素都有可能加快瀝青老化程度，第一，熱能影響，使瀝青材料物理特性發(fā)生改變。第二，氧氣影響，空氣中的氧氣被瀝青材料吸收后發(fā)生氧化反應(yīng)，加快瀝青材料老化速率。第三，日光影響，瀝青材料在陽光高強度的照射下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使瀝青材料氧化速度增加，損害車輛運行的安全性。

2.5 其他因素影響分析

我國高速瀝青混凝土路面施工過程中會應(yīng)用大型的機械設(shè)備，在工程實際建設(shè)中，會存在一些問題，導(dǎo)致施工質(zhì)量與預(yù)期設(shè)計標準存在一定差異。存在的問題主要表現(xiàn)為施工技術(shù)人員過度追求瀝青路面的整形，降低了瀝青路面的夯實標準，混合材料內(nèi)部空隙率較大。工程建設(shè)完成投入應(yīng)用后產(chǎn)生追密性車轍?；旌喜牧弦蜻\輸距離較長或者在運輸過程中沒有做好相應(yīng)的防護措施，導(dǎo)致混合材料質(zhì)量降低，施工中很難對混合材料進行夯實處理。一些施工單位為了獲得更多的經(jīng)濟效益，在實際施工中存在嚴重的偷工減料行為，應(yīng)用的石料質(zhì)量較低，影響了施工質(zhì)量。

3 路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

3.1 完善瀝青路面基層結(jié)構(gòu)

要想有效降低車轍發(fā)生幾率，有效提高瀝青路面抗車轍性能，相關(guān)人員應(yīng)從公路設(shè)計著手，對瀝青路面基層結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化。在設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)重視以往設(shè)計模式中存在的問題，要打破傳統(tǒng)輕結(jié)構(gòu)、重材料的設(shè)計弊端，加大對結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視力度。同時要對道路的面路段及基層間結(jié)構(gòu)進行分析，要認識到運用瀝青碎石實施過渡層施工，會對路面抗車轍性能造成影響，且半剛性基層所使用的材料，并不能達到對路面結(jié)構(gòu)強化的目的，自然也無法阻止車轍變形。按照常規(guī)經(jīng)驗，由于礦料級配嵌擠作用的影響，瀝青混合料高溫抗車轍能力會達到60%左右，其中混合料本身產(chǎn)生的抗車轍性能在40%左右。但這種級配對于瀝青含量的要求極為嚴苛，用料過多或過少都會對路面抗車轍性能產(chǎn)生影響。

隨著現(xiàn)代路面施工設(shè)備與工藝水平的不斷優(yōu)化，對于級配范圍也提出了新的標準。想要有效降低路面車轍發(fā)生幾率，相關(guān)部門就必須要對瀝青混合料級配范圍進行合理優(yōu)化，要以標準化級配范圍為依據(jù)，按照嵌擠骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，對路面進行設(shè)計。

3.2 優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)組合

相關(guān)人員在對路面抗車轍性能進行評價時，要對路面結(jié)構(gòu)參數(shù)及動力響應(yīng)指標的相關(guān)性與顯著性進行深入分析，準確找到各段路面結(jié)構(gòu)性能中的問題與安全隱患，并要設(shè)置相應(yīng)的優(yōu)化方案，有效改善這些問題。設(shè)計人員應(yīng)按照瀝青路面設(shè)計控制指標，運用路面結(jié)構(gòu)參數(shù)方式，對其實施雙向性約束，以便提高路面結(jié)構(gòu)組合的均衡性。

3.3 對原材料用量進行嚴格控制

第一，瀝青用量控制。設(shè)計人員要注重對瀝青路面原材料的選材與配比，以達到理想的路面質(zhì)量。瀝青是路面施工的重要原材料之一，自然也是設(shè)計人員需要考慮的重點內(nèi)容。設(shè)計人員應(yīng)按照路面施工實際標準，對瀝青生產(chǎn)配合比進行科學(xué)調(diào)整，并對其使用最佳時間進行確定。此外，還要將用料誤差控制在±0.1%左右，以達到強化瀝青混凝土抗水性能的目的。第二，瀝青膠結(jié)料用量控制。在選擇瀝青膠結(jié)料前，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場交通流量情況及氣候條件變化，科學(xué)選擇瀝青種類及膠結(jié)料種類、用量。要對瀝青相應(yīng)的數(shù)據(jù)數(shù)值進行檢測與評估，要根據(jù)施工情況，對瀝青用量進行嚴格控制，保證瀝青混合料的穩(wěn)定性。要參照瀝青混合料穩(wěn)定性指數(shù)，科學(xué)挑選石油瀝青，為改性瀝青的使用提供保障，以確保路面穩(wěn)定性的提升。

[1] 蔡旭.瀝青路面抗車轍性能評價及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D].廣州：華南理工大學(xué)，2013.

[2] 江厚權(quán).公路瀝青路面車轍成因及修補方案[D].天津：天津大學(xué)，2016.

[3] 黃飛云，丁文俊，高英.高速公路瀝青路面車轍的主要影響因素分析[J].山西建筑，2016，(08)：97-98.

Ruttingresistanceevaluationandstructureoptimizationanalysisofasphaltpavement

HE Jin-huan

(Hulin Highway Management Station, Hulin 158400, China)

In order to promote the social and economic development, our country is actively improving the construction of transportation infrastructure. However, the asphalt pavement damage caused by rutting becomes more and more serious with the increase of vehicles and operating loads. The cause of rut disease is analyzed in depth, and some effective measures are put forward to reduce the damage caused by rutting diseases to the service performance of asphalt pavement as much as possible and to provide a good traffic environment for social and economic development.

Asphalt pavement; Rutting resistance; Performance evaluation; Structural optimization

U416.217

A

1674-8646(2017)20-0136-02

2017-08-28