高速公路瀝青混凝土車轍成因分析

付嫦亮

摘 要：分析了在高速公路施工過程之中影響其車轍災(zāi)害的主要因素，通過對高速公路路段的實驗測量分析，研究了出現(xiàn)車轍災(zāi)害的原因，并提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青混凝土；車轍成因

1 高速公路瀝青混凝土路面的車轍分布情況

在公路建設(shè)過程中對出現(xiàn)車轍病害的原因進(jìn)行分析，對瀝青混凝土高速公路的建設(shè)質(zhì)量有很大的影響，針對原因進(jìn)行優(yōu)化可以有效降低出現(xiàn)公路病害的可能性，提升公路的使用壽命，保證人們的出行安全。在當(dāng)前的公路病害研究過程之中，研究人員大都集中在車轍病害問題的研究之中。高速公路在使用過程中出現(xiàn)的車轍病害對于路面質(zhì)量的影響相當(dāng)顯著。一般在研究過程之中，技術(shù)人員會在瀝青混凝土道路的路面芯樣之中進(jìn)行道路樣本的獲取，通過對芯樣之中各層路面結(jié)構(gòu)的變形情況的研究，技術(shù)人員可以對車轍病害的發(fā)生層以及病害的嚴(yán)重程度進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，進(jìn)而完成高質(zhì)量的路面修補工作。同時，針對路面芯樣各層材料分布的分析也可以反應(yīng)高速公路路面出現(xiàn)車轍病害的實際原因。

在對實際的病害路段進(jìn)行實驗檢測的過程之中，實驗人員選擇了在某一高速公路路段的三處出現(xiàn)車轍病害的地點作為研究對樣。技術(shù)人員針對發(fā)生車轍病害地點的芯樣和隆起處的各層材料以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測量和統(tǒng)計，對于車轍的發(fā)生路面層以及發(fā)生結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和研究。對于高速公路變形層面的大小范圍進(jìn)行分析可以對車轍病害的原因得出較為準(zhǔn)確的分析結(jié)果。

在本文的實驗過程之中，三處路段的上中下三個路面層均有不同程度的變形。其中，中間層面瀝青混凝土面層的變形程度大于上下兩層，但是在其中一段路段之中下面層的變形情況大于中上面層。由實驗數(shù)據(jù)可以了解到車轍病害對于路面的不同層面的影響不一樣，在對于面層影響的分析過程之中可以了解到在施工設(shè)計過程之中存在的問題，一般來說，路面層的施工技術(shù)使用不佳或是施工材料等會影響施工路段路面面層的質(zhì)量，施工質(zhì)量差會導(dǎo)致經(jīng)過車輛的負(fù)載對路面造成較為嚴(yán)重的壓力，進(jìn)而導(dǎo)致路面各層出現(xiàn)變形。

2 瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)層密度以及瀝青含量的分析

在高速公路瀝青混凝土路面的車轍病害的研究過程之中，研究人員將車轍病害分為四種，其中一種名為流動性車轍。這種車轍在路面上呈現(xiàn)為W狀，形成流動性車轍的主要原因是車輛自身的重量以及車輛負(fù)載對于路面造成重力擠壓力過大，從而引起了路面的變形。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以了解到流動性車轍的位置其路面上中下三個面層的密度要大于路面隆起處的密度，這說明在高速公路的使用過程之中，車輛的形式會對瀝青混凝土路面產(chǎn)生較大的壓力，使得經(jīng)過路段的路面緊實度增加，提升了路面的密度，久而久之車輛經(jīng)過的位置就會形成較為明顯的車轍，這也說明車轍在產(chǎn)生之后幾乎是不可逆轉(zhuǎn)的，車輛的不斷經(jīng)過會對路面進(jìn)行不斷的擠壓，增加了車轍的深度，提高了災(zāi)害的發(fā)生機率。同時，已經(jīng)形成的車轍的密度和壓實度也會不斷增加，最終形成流動性車轍。

在路面的段面層進(jìn)行實現(xiàn)，對其面層的密實度進(jìn)行了分析，得出的數(shù)據(jù)顯示在一般情況之下假如路面變形隆起處的瀝青含量大于車轍壓實處的瀝青含量，就可以認(rèn)為是中面層中的基質(zhì)瀝青發(fā)生了流動現(xiàn)象，發(fā)生流動的主要原因是外界車輛的擠壓。有實驗結(jié)果可以分析得出在車轍病害嚴(yán)重的路段，車轍處的瀝青含量大于正常車道，部分路段還存在中下面層瀝青含量低于正常路段的情況，這說明瀝青混凝土混合料在路面使用過程之中的流動存在不均運行，其流動是在外界車輛的壓力之下完成的，因此，流動方向補丁，造成部分區(qū)域車轍處瀝青含量大，部分區(qū)域車轍處瀝青含量小的現(xiàn)象。

在工程之中使用的瀝青混合料的主要成分是瀝青基質(zhì)、瀝青混合料以及骨料。高速公路在建設(shè)過程之中為了提升強度將路面層分為上中下三層，中層的瀝青基質(zhì)容易在使用過程之中流動。在高溫地區(qū)，路面層之中的瀝青基質(zhì)呈現(xiàn)為板固態(tài)，在行車經(jīng)過時其重力會對路面產(chǎn)生壓迫，從而造成路面中層的瀝青基質(zhì)的流動。其流動方向主要是由車輪擠壓出向隆起處流動，使得隆起處的瀝青基質(zhì)量增加，進(jìn)一步使路面變形情況加劇。由于瀝青基質(zhì)的強度不高，隆起處的大量瀝青基質(zhì)會影響其結(jié)構(gòu)強度，是路面變得松散，進(jìn)而造成振漿現(xiàn)象。

3 結(jié)構(gòu)層級配分析

采用鉆芯取樣和室內(nèi)抽提試驗，對路面上、中、下各結(jié)構(gòu)層的級配進(jìn)行了分析。本文對6個斷面的芯樣進(jìn)行篩分試驗，分析級配變化對車轍的影響。分別從6個樁號的車轍處鉆芯取樣，抽提分析礦料級配狀況。在車轍處鉆芯取樣獲得的各結(jié)構(gòu)層級配情況。從級配曲線可以看出，大部分級配偏細(xì)，這與采用？型密實級配有很大關(guān)系。上面層（SUP-19）曲線有多個篩孔超過控點，大部分曲線在限制區(qū)上方通過。中、下面層級配曲線基本在規(guī)范中值上方，并有多個篩孔超過規(guī)范上限，說明集料偏細(xì)。集料沒有形成骨架是導(dǎo)致車轍產(chǎn)生的一個重要原因。為分析比較同一斷面上不同位置處的礦料級配，在K274+000斷面處，分別于車轍處、隆起處和停車道處鉆芯取樣。車轍處和隆起處的級配都要比停車道處的級配細(xì)。這主要是由于在行車荷載的作用下，輪跡下部分軟弱的粗集料被壓碎，導(dǎo)致車轍處的級配退化。同時，在高溫狀態(tài)下，輪跡下的部分細(xì)集料橫向流動到隆起處，導(dǎo)致隆起處的級配變細(xì)。在調(diào)查過程中還發(fā)現(xiàn)，部分芯樣表現(xiàn)出較明顯的壓碎現(xiàn)象。

國內(nèi)外對集料級配的研究比較多，通常認(rèn)為瀝青混合料的高溫抗車轍能力有60%是依靠集料的嵌擠力，合理的級配可以使集料形成骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，增加內(nèi)摩阻力，提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以前應(yīng)用廣泛的？型（或現(xiàn)行規(guī)范的F細(xì)級配）瀝青混合料，對于二級及二級以下公路基本上是適用的；但對渠化交通的高速公路和一級公路，用于表面層時高溫穩(wěn)定性和抗滑性能存在不足。以AC-20F型為主的中面層對密水性起到一定作用，但對重載公路及長大坡度路段，抗車轍能力明顯不足?，F(xiàn)行規(guī)范為了適用于不同道路等級、不同氣候條件、不同交通條件和不同層次等情況，級配范圍規(guī)定得很寬，并參照美國的方法分為粗型和細(xì)型。雖然較寬的級配范圍可以配制出不同空隙率的混合料以滿足不同的需要，但同時也給設(shè)計單位和工程建設(shè)單位控制級配帶來困難，導(dǎo)致實際工程中級配失控，混合料的路用性能降低。

4 結(jié)束語

在級配設(shè)計時不僅要考慮瀝青混合料的密實性，以防止水損壞，同時應(yīng)重視高溫抗車轍性能。細(xì)型密級配的瀝青混合料由于抗車轍性能不足，已不能適應(yīng)目前大交通量的實際情況，應(yīng)考慮選擇多級嵌擠密實型級配。在條件允許的情況下，盡量選用優(yōu)質(zhì)的工程材料。不僅上面層要選用堅固集料，也應(yīng)重視中、下面層集料的選用，以防止集料在施工碾壓過程中或開放交通后被壓碎。在中、下面層瀝青混合料施工時，對于公稱粒徑較大、易產(chǎn)生離析的混合料，應(yīng)嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，防止離析。

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