瀝青路面車轍類型及影響因素

高 聯(lián) 斌

(山西太長高速公路有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600)

瀝青路面車轍類型及影響因素

高 聯(lián) 斌

(山西太長高速公路有限責(zé)任公司，山西 晉中 030600)

論述了磨耗型、結(jié)構(gòu)型、壓密型、失穩(wěn)型四種車轍的產(chǎn)生原因，并從瀝青混合料、路面厚度、基層施工、瀝青面層高溫穩(wěn)定性等方面，分析了車轍的形成過程及影響因素，為制定出科學(xué)的車轍處理措施提供了依據(jù)。

瀝青路面，車轍，混合料，高溫穩(wěn)定性

0 引言

車轍是路面在行車荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的積累永久性的帶狀性的溝轍，是一種永久性的壓痕。在高速公路中出現(xiàn)車轍要特別注意，車轍會(huì)使路面出現(xiàn)不平，影響瀝青路面的使用質(zhì)量且縮短了瀝青的使用壽命，車轍會(huì)影響行駛舒適性和行車安全性，因此及時(shí)防治車轍病害具有重要的工程意義。

許多專家學(xué)者就瀝青路面車轍問題展開了原因與工程處治研究。曾俊標(biāo)等人通過對南方某高速公路早期車轍病害調(diào)查和試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)瀝青路面早期車轍與路面材料抗車轍能力差和施工質(zhì)量控制不嚴(yán)有關(guān)，通過4個(gè)處置方案試驗(yàn)路段研究，提出了后續(xù)全線車轍處治技術(shù)方案[1]。單景松等人以力學(xué)—經(jīng)驗(yàn)法研究了3種結(jié)構(gòu)類型瀝青路面的車轍累積規(guī)律，研究流程包含溫度場、瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量和瀝青混合料動(dòng)態(tài)蠕變模型等3個(gè)分析內(nèi)容[2]。彭妙娟等人提出了一個(gè)新的瀝青路面車轍預(yù)估公式，并進(jìn)行了半剛性基層瀝青路面的車轍實(shí)測驗(yàn)證和討論了公式適用性[3]。譚積青采用RLWT車轍儀檢測路面的變形發(fā)展,通過9個(gè)試驗(yàn)段表明這種方法是有效的瀝青路面車轍病害處治方法[4]。胡萌等人針對半剛性瀝青路面的車轍特性，利用有限元軟件模擬分析了連續(xù)變溫溫度場下不同路面結(jié)構(gòu)車轍發(fā)展規(guī)律、瀝青面層不同結(jié)構(gòu)層的車轍比例及路面車轍與瀝青層厚度的關(guān)系[5]。本文將簡要介紹一下瀝青路面車轍的主要類型以及影響車轍產(chǎn)生的主要因素。

1 車轍類型

瀝青路面車轍出現(xiàn)的原因較多，大體上根據(jù)產(chǎn)生原因可以分為四大類型，包括磨耗型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍、壓密型車轍與失穩(wěn)型車轍。

1.1 磨耗型車轍

高速公路在使用過程中會(huì)不可避免的出現(xiàn)磨損的情況，尤其是在行車道兩側(cè)位置，車輛輪胎在行車過程中與路面結(jié)構(gòu)反復(fù)摩擦，再加上外界環(huán)境的影響，路面面層內(nèi)集料顆粒就容易漸漸脫落，如果路面再有砂石顆粒則會(huì)加速這個(gè)過程。特別是在那些寒冷冰凍地區(qū)，路面結(jié)冰比較常見，汽車輪胎會(huì)加掛防滑鏈或采用突釘輪胎，路面磨損會(huì)比較嚴(yán)重從而產(chǎn)生車轍。這種車轍深度比較淺，在我國不常見。

1.2 結(jié)構(gòu)型車轍

結(jié)構(gòu)型車轍大多是因?yàn)槁坊蛘呤腔鶎勇访娼Y(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不夠所引起的，因?yàn)閺?qiáng)度不足，所以當(dāng)有車輛等外在壓力下就會(huì)逐漸導(dǎo)致路面變形，基本上是以凹陷為主。因?yàn)檐囖H主要發(fā)生在瀝青面層，我國瀝青路面大多是應(yīng)用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大的半剛性基層，路基和基層的變形相對比較小，所以這種車轍在我國也已經(jīng)比較少見。

1.3 壓密型車轍

高速公路通車后有時(shí)會(huì)出現(xiàn)壓密型車轍的情況，主要是施工時(shí)碾壓不足，開放交通后被車輛壓密而形成車轍。這類車轍基本上屬于路面施工質(zhì)量控制不嚴(yán)造成的，從外觀上觀察這種車轍，如圖1所示，橫斷面表現(xiàn)為凹形，標(biāo)線沒有發(fā)生變形，兩側(cè)也并沒有凸起。過去由于施工質(zhì)量控制力度不足，這種類型的車轍在我國還較為常見，在高速公路的質(zhì)量監(jiān)督越來越完善的今天，也已經(jīng)不多見了。

1.4 失穩(wěn)型車轍

這種車轍基本上是由于壓實(shí)度不夠或者面層偏軟造成的穩(wěn)定性過差原因?qū)е?。在車輛所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的作用下，路面層材料失穩(wěn)，路面承受強(qiáng)度低于交通承載壓力，于是出現(xiàn)凹陷和橫向位移并形成車轍。據(jù)調(diào)查分析，失穩(wěn)型車轍是我國高速公路瀝青路面出現(xiàn)的主要車轍類型(見圖2)。

2 車轍形成過程及影響因素

要搞清瀝青路面車轍的影響因素，首先要明確車轍的形成與發(fā)展過程?？傮w來說，瀝青路面車轍的形成過程大致可分為前后三個(gè)階段：

1)開始階段的壓密過程；

2)瀝青混合料的流動(dòng)過程；

3)礦質(zhì)骨料的重排及礦質(zhì)骨架的破壞。

車轍形成的最初原因是壓密及瀝青膠漿高溫下的流動(dòng)，最后導(dǎo)致骨架的失穩(wěn)。瀝青混合料的車轍主要是高溫下混合料在荷載作用下的壓密變形和剪切變形引起的。壓密變形是混合料在行車荷載作用下進(jìn)一步壓實(shí)引起的，而剪切變形是瀝青混合料的橫向剪切流動(dòng)，使得輪跡帶處凹陷，兩側(cè)隆起，只有形狀的改變，體積就不發(fā)生變化。

車轍的產(chǎn)生主要是由于外部原因造成的，但是路面本身的材料選擇、設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量控制也是不可忽視的一方面，除了重載交通非正常的影響因素之外，也還有下面幾個(gè)影響車轍產(chǎn)生的因素。

2.1 瀝青混合料

選擇抗車轍能力比較強(qiáng)的材料是防治車轍的最有效措施，一般可以從瀝青、集料、礦粉、級配四個(gè)方面來判斷瀝青混合料的等級，很多時(shí)候車轍的發(fā)生原因就是由于瀝青混合料等級不夠造成的。

2.2 路面厚度

瀝青鋪設(shè)的厚度也是影響車轍的重要因素之一。一定的瀝青厚度可以滿足車輛承載的要求，而且可以具有一定的抗車轍能力。厚度過薄，承載力太低，很容易出現(xiàn)路面開裂，但是厚度過厚不但經(jīng)濟(jì)性能變差，車轍也會(huì)比較嚴(yán)重。

2.3 基層施工質(zhì)量差

在基層施工時(shí)，因?yàn)槭┕と藛T操作不當(dāng)而造成厚度不均的情況時(shí)有發(fā)生，此外在材料攪拌、攤鋪、養(yǎng)生等階段都會(huì)出現(xiàn)各種各樣的人為問題，這些問題往往導(dǎo)致基層整體強(qiáng)度不足，出現(xiàn)路表變形過大而形成車轍或者坑槽。

2.4 瀝青面層高溫穩(wěn)定性差

瀝青混合料的配合比對于路面穩(wěn)定性有重要的影響作用，如果礦料與瀝青的材料選擇或者搭配不合理都會(huì)影響到瀝青混合料的實(shí)際使用性能，比如說高溫穩(wěn)定性差、抗塑性變形能力低等等，在車輛的反復(fù)碾壓下路表變形過大，就會(huì)形成車轍。

2.5 氣候條件

氣候條件也能影響瀝青路面的車轍，瀝青吸熱效果較好，兼之瀝青混合料本身具有一定的彈塑性，所以在氣溫較高時(shí)，瀝青表面溫度很高，在行車載荷反復(fù)作用下很容易產(chǎn)生車轍，越是氣溫高的地區(qū)，這種情況就越發(fā)明顯。

3 結(jié)語

車轍是在行車過程中與瀝青路面結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果,是瀝青路面嚴(yán)重的主要病害。車轍的形成過程較為復(fù)雜，瀝青路面一旦出現(xiàn)車轍，會(huì)在車輛反復(fù)行駛過程中不斷加劇車轍的發(fā)展。本文討論了瀝青路面車轍的4種主要類型、車轍的形成發(fā)育過程以及影響車轍產(chǎn)生的具體因素，正確認(rèn)識和處置車轍的各個(gè)影響因素，可以有效防治瀝青路面的車轍。

[1] 曾俊標(biāo)，孫長新，王 釗.高速公路瀝青路面早期車轍病害處治技術(shù)方案研究[J].公路工程，2012,37(4):163-166.

[2] 單景松,吳淑印.瀝青路面抗車轍性能分析[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2016,19(1):124-130.

[3] 彭妙娟,薛繼盛,許志鴻.一種新的瀝青路面車轍預(yù)估方法[J].中外公路，2008,28(2):28-32.

[4] 譚積青.瀝青路面車轍病害處治方法研究[J].中外公路，2005,25(4):50-52.

[5] 胡 萌，張久鵬，黃曉明.半剛性基層瀝青路面車轍特性分析[J].公路交通科技，2011,28(6):14-18.

Rutting types and influencing factors of asphalt pavement

Gao Lianbin

(ShanxiTaichangExpresswayCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

This paper discussed the causes of wear type, structure type, compression type, instability type four kinds of rutting, and from the asphalt mixture, pavement thickness, base construction, asphalt surface layer high temperature stability and other aspects, analyzed the rutting formation process and influence factors, provided basis for making scientific rutting treatment measures.

asphalt pavement, rutting, mixture, high temperature stability

1009-6825(2017)03-0136-02

2016-11-14

高聯(lián)斌(1970- ),男,工程師

U416.217

A