淺析氣候條件對(duì)城市道路瀝青路面車轍的影響

陳華

長(zhǎng)沙市市政工程有限責(zé)任公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

伴隨著我國(guó)國(guó)民生活水平的不斷提高，人們對(duì)于道路出行平整度、舒適度也提出了更高要求，瀝青路面具有較高的平整度和耐磨性，因此被廣泛應(yīng)用在城市道路中，但是因?yàn)闅夂驐l件的影響，加上長(zhǎng)期車輛荷載，導(dǎo)致瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)車轍現(xiàn)象，車轍嚴(yán)重者，直接影響車輛正常行駛。本研究針對(duì)湖南某路段車轍現(xiàn)象進(jìn)行分析，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)方式，分析路面車轍和氣候條件之間的關(guān)系。

1 瀝青路面車轍類型

1.1 磨損性車轍

磨損性車轍多數(shù)是因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致的，如雨天、雪天等，車輛為了避免打滑，使用杜鍍釘輪胎，或者在車輪上安裝防滑鏈等，這種類型的車轍多數(shù)出現(xiàn)在北方寒冷地區(qū)[1]。

1.2 失穩(wěn)性車轍

失穩(wěn)性車轍是因?yàn)闉r青路面被進(jìn)一步壓實(shí)后形成了塑性流動(dòng)，從而出現(xiàn)變形現(xiàn)象，對(duì)于這種類型的變形基本上是因?yàn)橹剌d車輛車輪而導(dǎo)致的，這種類型的車轍特點(diǎn)主要表現(xiàn)為部位下凹，同時(shí)兩側(cè)向上隆起。

1.3 結(jié)構(gòu)性車轍

結(jié)構(gòu)性車轍主要是指瀝青面層、基層以及路基的結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度不夠，從而出現(xiàn)永久性變形，這種類型的車轍的特點(diǎn)為橫斷面出現(xiàn)凹陷，兩側(cè)沒(méi)有出現(xiàn)隆起現(xiàn)象，車轍寬度相對(duì)較大。

1.4 壓密性車轍

壓密性車轍是因?yàn)闉r青路面碾壓不足，開(kāi)放交通之后，車輛過(guò)密，從而形成車轍。這種類型的車轍是因?yàn)槁访媸┕べ|(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致路面出現(xiàn)非正常病害。

2 瀝青里面出現(xiàn)車轍的主要原因

2.1 紫外線輻射

紫外線輻射會(huì)導(dǎo)致瀝青材料迅速老化，這就降低了瀝青材料的使用性能，甚至導(dǎo)致瀝青路面喪失了使用功能，這種情況下，雨水侵入后反復(fù)行車荷載作用的綜合作用，導(dǎo)致路面產(chǎn)生車轍。

2.2 剪切作用

伴隨著車輛輪軸數(shù)目的迅速增加以及車輛載重的增加，導(dǎo)致瀝青路所承受的剪力逐漸增大，特別是在路口和轉(zhuǎn)彎的位置，因?yàn)橹苿?dòng)頻發(fā)，車輛較為密集，增加了剪切力，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車轍。

2.3 交通壓力

道路所承受的交通壓力日益增加，車輛荷載也不斷增加，對(duì)于瀝青路面會(huì)帶來(lái)直接影響。再加上對(duì)瀝青路面維護(hù)不夠及時(shí)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期累積，則容易導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生車轍[2]。

2.4 瀝青質(zhì)量

在瀝青材料當(dāng)中含有較多蠟 ，因?yàn)楦邷靥鞖獾挠绊懀瑢?dǎo)致瀝青粘度下降，同時(shí)瀝青集料當(dāng)中的酸性物質(zhì)相對(duì)較多，容易促使混合料的穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致瀝青路面黏結(jié)力下降。這種情況下，車載負(fù)荷和其他外界因素的影響，導(dǎo)致瀝青路面抗車轍能力下降，穩(wěn)定性也隨之下降，導(dǎo)致車轍產(chǎn)生。

2.5 厚度因素

若瀝青路面所鋪設(shè)瀝青過(guò)厚，長(zhǎng)期行車則會(huì)導(dǎo)致路面上形成半剛性基層，導(dǎo)致瀝青路面上層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)半剛性基層，從而促使瀝青路面穩(wěn)定性下降，加上車輛荷載，容易導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生車轍。

2.6 施工質(zhì)量因素

瀝青路面施工質(zhì)量直接影響車轍形成，若瀝青路面施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，各個(gè)環(huán)節(jié)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，材料配比缺乏合理性，加上溫度上的不合理等，均會(huì)導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車轍。

3 案例概況

選取湖南某市一條典型干道，將路面溫度和車轍作為研究對(duì)象。對(duì)同一條路段在不同時(shí)間段氣溫以及路面溫度進(jìn)行調(diào)查。使用ABAQUS有限元軟件，針對(duì)不同溫度下車轍深度進(jìn)行模擬和計(jì)算，從而分析城市氣候條件對(duì)于車轍的影響[3]。

4 結(jié)果分析

4.1 湖南某市氣候條件和路面溫度

在低溫月份，該市氣溫較低，最高氣溫在7月份，從7月中選取3天，24h測(cè)路面溫度，內(nèi)容有地表溫度、地表下4cm溫度和地表下10cm溫度。選取3天數(shù)據(jù)平均值，獲得24h路面溫度變化情況。經(jīng)測(cè)試可得，24h內(nèi)，早上6時(shí)開(kāi)始，氣溫逐漸升高，到下午14點(diǎn)，溫度達(dá)到峰值。對(duì)路面車轍發(fā)展情況進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)車轍發(fā)展與溫度發(fā)展成正比，車轍速率會(huì)隨著溫度的增加而增加。

4.2 氣候條件和車轍的關(guān)系

測(cè)得該市一天最高溫度可達(dá)40℃，而7月份的最高氣溫均值在35℃以上，高溫天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，加上車輛荷載，從而很容易導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車轍。在每天13點(diǎn)以后，氣溫會(huì)達(dá)到峰值，14點(diǎn)路面溫度達(dá)到最高，這種情況下，路面溫度變化和氣溫相比，具有滯后性，氣溫越高，路面結(jié)果越深，滯后性越強(qiáng)。經(jīng)過(guò)調(diào)查顯示，路面溫度要比實(shí)際氣溫高出15～20℃，因此在高溫天氣影響下，路面溫度最高可達(dá)60℃。綜上所述，氣溫對(duì)路面車轍情況產(chǎn)生極大影響，一天24h內(nèi)，車轍發(fā)展速度出現(xiàn)極大的波動(dòng)，在0:00～8:00之間，路面溫度水平相對(duì)較低，8:30以后，路面溫度開(kāi)始升溫，最高可達(dá)40℃，這時(shí)路面結(jié)構(gòu)整體溫度可達(dá)35℃，同時(shí)伴隨著車轍發(fā)展速率增加，當(dāng)在一天當(dāng)中的13：00～15:00期間，車轍速率可達(dá)1.8mm/h，15:00以后則迅速下降。到晚上22:00，車轍速率下降到0.2mm/h。當(dāng)路面在11:00～17:00之間的時(shí)候，車轍發(fā)展速度迅速，其他時(shí)間發(fā)展速度相對(duì)緩慢。當(dāng)氣溫在25℃、路面結(jié)構(gòu)溫度在30℃時(shí)，車轍的發(fā)展則可以被忽略。

5 瀝青路面車轍防治措施

車轍的形成有多種因素，也會(huì)形成不同類型的車轍。氣溫較高時(shí)，瀝青抗剪能力下降，加上車輛的反復(fù)碾壓，和氣溫低時(shí)相比，抗剪能力很容易達(dá)到極限。那么相應(yīng)管理人員則需要結(jié)合車轍程度采用不同類型處理方法。

5.1 輪跡兩側(cè)無(wú)隆起

如圖1所示：這種情況路面僅出現(xiàn)下陷現(xiàn)象，技術(shù)人員僅需對(duì)其進(jìn)行輕微修補(bǔ)，需要先目測(cè)修補(bǔ)范圍輪廓線，然后沿著輪廓線對(duì)塌陷寬度范圍內(nèi)部面層去除，在對(duì)面層去除過(guò)程中，需要注意的是將槽壁和底逐漸保持垂直狀態(tài)，清理完成后，涂刷粘層瀝青，使用原面層相同的材料對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，此后進(jìn)行充分壓實(shí)，確保其和原路面保持平整。

5.2 兩側(cè)條狀隆起

針對(duì)這種車轍，需要先將隆起部位清除，去除深度大于原有面層材料最大粒徑的兩倍。要求槽壁和槽底之間處于垂直狀態(tài)，對(duì)輪跡的下方原有面層鑿毛，進(jìn)行清掃之后， 涂刷0.3～0.6kg/m2的粘層瀝青，此后輔以和原面層相同等級(jí)的瀝青混合料，將其壓實(shí)并鋪平，和原路面之間相互對(duì)接。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，車轍的出現(xiàn)，不但影響道路美觀和車輛行駛舒適性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輛出現(xiàn)交通事故。相關(guān)學(xué)者認(rèn)為，氣候條件直接影響車轍產(chǎn)生速率。本研究結(jié)果顯示，溫度越高，車轍產(chǎn)生可能性越大，相應(yīng)技術(shù)人員需及時(shí)處理，以免影響正常通行。