瀝青路面車轍病害的危害分析及預防對策

摘 要：車轍是我國高速公路瀝青路面早期破壞的最重要形式。本文分析了瀝青路面車轍的危害，分析了瀝青路面車轍的影響因素，給出了預防瀝青路面車轍病害的技術措施以及瀝青路面車轍病害的處治。

關鍵詞：瀝青路面；車轍；病害

隨著我國交通事業(yè)的不斷發(fā)展，高速公路交通數(shù)量不斷增長，車輛軸載不斷增加，車輛渠道化行駛等影響，瀝青混凝土路面在使用的初期就出現(xiàn)了較多的破壞現(xiàn)象，例如車轍、裂縫、沉陷等病害，其中以車轍類病害最為常見，車轍已成為瀝青路面早期病害的最主要表現(xiàn)。瀝青是典型的粘彈性材料，在高溫和荷載長期作用下，會產(chǎn)生粘性流動，例如路面出現(xiàn)的擁包、推擠、車轍等病害。瀝青路面車轍是一種永久性變形，嚴重威脅道路交通的安全。

一、瀝青路面車轍的危害

瀝青路面車轍是指路面行車輪跡處產(chǎn)生縱向帶狀凹槽式的豎向累積變形，現(xiàn)已成為高速公路瀝青路面主要病害之一。瀝青路面車轍是一種永久性變形，嚴重威脅道路交通的安全。車轍的產(chǎn)生，首先影響路面的平整性，從而影響行車舒適性，隨著車轍程度的加深，輪跡帶處瀝青層減薄、面層結構強度降低，從而可能引起裂縫、坑槽等病害；車轍嚴重路段，不利于車輛的變道控制，且雨天排水不暢，影響高速行車安全性。與開裂、水損壞相比，車轍的危害性最大，直接威脅交通安全。同時，車轍損壞的維修最為困難，因為車轍不僅發(fā)生在表面，也經(jīng)常危及中下面層。

二、瀝青路面車轍的影響因素分析

1.瀝青混合料的性質(zhì)

瀝青混合料是由瀝青、集料、空隙組成，對于抗車轍而言瀝青和集料有不同的作用。集料在抗車轍方面起著決定性的作用。礦物集料的表面紋理、形狀和級配可以影響混合料的孔隙結構。即孔隙的大小、形狀與連貫狀況以及瀝青的用量和瀝青同集料的互相作用情況，可以對車轍的大小表現(xiàn)出不同的影響。瀝青用量的多少直接影響著混合料中礦粉的骨架、嵌擠作用，對瀝青混合料的抗車轍能力有著至關重要的作用。瀝青用量過大，游離瀝青較多，便削弱了礦粉之間對高溫穩(wěn)定性起決定性作用的嵌擠力，從而使混合料易于產(chǎn)生流動變形而形成車轍。瀝青用量過低，混合料堅硬松散難以壓實，也影響瀝青路面的抗車轍能力。

2.交通荷載

交通量的大小、車輛荷載、行駛車速及交通渠化對路面車轍都會產(chǎn)生一定的影響。尤其是重載及超載交通的影響，是引發(fā)路面嚴重車轍的重要原因之一。行駛車速對路面車轍的影響主要表現(xiàn)為荷載的持續(xù)作用時間，車輛行駛速度越慢，荷載對路面的作用時間就越長，從而對路面變形的影響就越大。高輪載和高胎壓更容易引起路表車轍，然而相同的荷載不同的輪載分布也可能導致不同的車轍，主要是由于瀝青層表面的應力分布有很大區(qū)別。

3.環(huán)境因素

嚴重車轍多發(fā)生在高溫季節(jié)，溫度是直接影響瀝青路面車轍病害的重要原因之一。隨溫度的升高，瀝青路面的抗變形能力逐漸降低，受到外力時很容易產(chǎn)生永久剪切變形導致瀝青材料橫向流動而產(chǎn)生車轍。相關研究認為，在40℃～60℃范圍內(nèi)，在相同荷載力作用下，瀝青混合料的溫度每上升5℃，其變形量就會增加兩倍。當路面積水或路面結構含水量增加時，瀝青和礦料之間的粘結力在潮濕條件下會被削弱或損壞，在行車荷載和水分的聯(lián)合作用下，這種損壞會明顯加劇，從而導致瀝青路面產(chǎn)生較大的車轍。

4.施工質(zhì)量問題

路面施工質(zhì)量控制不佳，例如混合料碾壓不到位，壓實度控制不嚴，使得面層混合料強度不足，在外界荷載作用下產(chǎn)生永久變形。

三、預防瀝青路面車轍病害的技術措施

1.路面結構組合設計

優(yōu)化路面結構層的組合，發(fā)揮各結構層的功能，從而綜合改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性。一般在油面層下設置ATB柔性基層，既可節(jié)約瀝青用量，又可提高其動穩(wěn)定度，目前應用較多。

2.優(yōu)化面層材料級配

采用骨架空隙結構的混合料，在一定程度上可以提升高溫強度。綜合各種路用性能，集料的級配優(yōu)化范圍有限，且對高溫穩(wěn)定性改善幅度較小，一般可作為混合料質(zhì)量控制的手段。

3.應用改性技術

通過瀝青的改性或混合料的改性，有效降低瀝青混合料的高溫變形，從而改善抗車轍性能。改性技術可以顯著改善抗車轍能力，國內(nèi)外普遍采用；特別是混合料外摻改性技術，效果更佳。

4.摻加抗車轍劑

使用抗車轍劑是行之有效的解決方法，在瀝青拌和過程中將抗車轍劑顆粒直接投入瀝青混合料攪拌缸中。這種方法屬于對瀝青混合料的改性，它與瀝青的改性不同。抗車轍劑的摻量不同能獲得抗車轍性能也會存在一定的差異。

5.應用絕熱材料

在路表設置絕熱層，減弱熱量傳遞，降低油面層溫度，從而改善溫度穩(wěn)定性。路表絕熱材料的研究，仍處于探索階段，路用技術還不成熟，目前尚未有大面積應用的報告。

6.提高設計及施工質(zhì)量

為提高瀝青混合料的抗車轍性能，建議在材料設計和選擇方面，采用骨架密實型瀝青混合料結構，如SMA結構；調(diào)整中、下面層設計級配范圍；適當考慮超載車輛對路面的影響，在上、中面層選用改性瀝青；細集料采用機制砂。

四、瀝青路面車轍病害的處治

關于瀝青路面車轍病害處治的方式很多，最簡單的處理方法可為填補車槽或銑平隆起部分，也可采用罩面的方式，比較徹底的方式還包括開膛式重鋪，但這些方式在施工難度、經(jīng)濟性、適用性、使用效果等方面都存在顯著差異。瀝青路面車轍病害處治方案較多，不同處治方案在施工難度、經(jīng)濟性、適用性和使用效果方面都存在多較大的差異，只有對車轍產(chǎn)生原因進行深入調(diào)查分析基礎上，結合道路斷面車道交通流分布特點，才能制定一個技術、經(jīng)濟可行的技術方案。

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作者簡介：王維（1995-），男，湖北武漢人，土木工程專業(yè)，湖北工程學院本科在讀。