瀝青路面抗車轍性能提高策略研究

趙 越

（山西路橋集團(tuán)榆和高速公路有限公司， 山西 太原 030006）

1 概述

瀝青路面具有平整度高、行車噪音低、施工速度快、養(yǎng)護(hù)維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)高速公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，由于交通量增長(zhǎng)迅速、車輛大型化、超載、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等原因，很多瀝青路面在投入使用不久就出現(xiàn)車轍，直接影響瀝青路面的行車安全。

瀝青路面在使用過(guò)程中由于受到交通荷載和環(huán)境因素等因素的影響所產(chǎn)生的車轍會(huì)直接影響瀝青路面的行車安全，降低瀝青路面的服務(wù)能力，縮短瀝青路面的使用年限，進(jìn)而增加瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修成本。根據(jù)我國(guó)各省份對(duì)瀝青路面車轍的破壞程度的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，個(gè)別路段在通車一年后即出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍，最大深度可以達(dá)到50mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范要求的15-20mm 的要求。因此，應(yīng)根據(jù)車轍行車的影響因素有針對(duì)性的制定防治措施，提高瀝青路面的抗車轍性能，以提高瀝青路面的服務(wù)能力，保證行車安全。

2 瀝青路面抗車轍性能影響因素分析

2.1 路面材料因素

我國(guó)瀝青路面所選用的路面材料主要包括瀝青、集料、外加劑等，施工前必須進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)，并對(duì)原材料各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。瀝青路面強(qiáng)度主要通過(guò)瀝青混合料設(shè)計(jì)作為主要依據(jù)，強(qiáng)度要求主要參考現(xiàn)行規(guī)范。在瀝青路面組成材料方面，影響路面抗車轍性能的主要因素包括原材料性質(zhì)、混合料類型、油石比、礦料級(jí)配和空隙率等。

2.2 路面結(jié)構(gòu)因素

路面結(jié)構(gòu)不同，在受到車輛荷載作用下的應(yīng)力分布規(guī)律不同，其抗車轍性能也不同。我國(guó)瀝青路面普遍采用半剛性基層，在車輛荷載作用下半剛性基層或底基層基本上不產(chǎn)生壓縮變形，正常狀態(tài)下土基的變形處于彈性階段，不會(huì)產(chǎn)生永久變形，因此主要是瀝青面層產(chǎn)生變形，通常以車轍的形式表現(xiàn)出來(lái)。在車輛荷載作用下，瀝青路面內(nèi)部的剪應(yīng)力和壓應(yīng)力會(huì)使面層產(chǎn)生永久變形。因此，提高瀝青路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度是減少車轍的有效措施，這就要求瀝青面層的厚度不能太厚，面層厚度過(guò)大很容易產(chǎn)生嚴(yán)重的車轍。

2.3 外界影響因素

2.3.1 渠化交通

隨著我國(guó)汽車保有量的不斷增加，交通量增長(zhǎng)迅速，造成道路多次遭到交通荷載的重復(fù)作用，渠化交通嚴(yán)重。渠化交通造成車輛輪跡處出現(xiàn)塑性變形，導(dǎo)致產(chǎn)生車轍。尤其是城市道路交通組織的渠道化，瀝青路面長(zhǎng)期受到車輛荷載的重復(fù)作用，產(chǎn)生嚴(yán)重的車轍。這是由于混合交通時(shí)車輛荷載作用范圍較大，不容易產(chǎn)生明顯的輪跡，變形面積大。而渠道化交通容易造成車輛輪跡集中，在車輛荷載的累計(jì)作用下產(chǎn)生車轍。

2.3.2 荷載作用大小

車輛荷載是造成瀝青路面車轍的重要影響因素，而荷載的大小直接影響損壞的程度。試驗(yàn)表明，車輛荷載越大，瀝青路面產(chǎn)生的變形越大，車轍越嚴(yán)重，其中超載對(duì)路面結(jié)構(gòu)破壞最嚴(yán)重。

2.3.3 荷載作用時(shí)間

當(dāng)車輛行駛在長(zhǎng)大縱坡上坡路段時(shí)，行車速度慢，車輛荷載在瀝青路面上的作用時(shí)間變長(zhǎng)，尤其是重載車輛作用路段，較其他路段更容易出現(xiàn)車轍，且破壞嚴(yán)重。另外，在十字路口處由于車輛經(jīng)常剎車停車，產(chǎn)生車轍的速度較其他段快，通常為正常行駛路段的2～5 倍。

2.3.4 環(huán)境氣候因素

瀝青路面在運(yùn)營(yíng)使用過(guò)程中容易受到環(huán)境氣候的影響，主要包括溫度、濕度、水破壞等因素的影響。當(dāng)溫度升高時(shí)，瀝青混合料中的瀝青熔化，造成路面抗剪強(qiáng)度降低，在車輛荷載作用下容易產(chǎn)生車轍。瀝青路面車轍與瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性直接相關(guān)，對(duì)夏季氣溫較高的地區(qū)應(yīng)選擇粘度較高、溫度敏感性低的瀝青。瀝青的粘度與瀝青抵抗蠕變的能力有關(guān)，溫度升高后瀝青粘度減小，抵抗蠕變的能力降低，在車輛荷載作用下瀝青內(nèi)部材料容易產(chǎn)生橫向流動(dòng)導(dǎo)致車轍產(chǎn)生。相關(guān)試驗(yàn)表明：當(dāng)溫度在40℃～60 ℃時(shí)，溫度每升高5 ℃，瀝青面層變形量會(huì)增加2 倍。

在路面積水路段，水分會(huì)通過(guò)路面結(jié)構(gòu)的空隙進(jìn)入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部，由于骨料對(duì)水分的吸附能力遠(yuǎn)高于對(duì)瀝青的吸附能力，會(huì)造成路面材料粘聚力下降，出現(xiàn)混合料剝落。在車輛和水聯(lián)合作用下，會(huì)加劇瀝青路面的水破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致產(chǎn)生較嚴(yán)重的車轍。

2.4 其他影響因素

（1）在瀝青混合料拌和時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照配合比加入各組成材料，嚴(yán)格控制各施工工序施工質(zhì)量，確保路面結(jié)構(gòu)層的壓實(shí)質(zhì)量，保證路面強(qiáng)度和剛度符合要求。

（2）如瀝青混合料拌和不均勻，或是運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)溫度離析或骨料離析，都會(huì)影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

（3）檢測(cè)方法和檢測(cè)設(shè)備，也會(huì)影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性檢測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 瀝青路面抗車轍性能提高策略

3.1 改善原材料性能

3.1.1 集料

集料是瀝青混合料的重要組成部分，集料之間的嵌擠作用所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力也是瀝青路面強(qiáng)度的重要組成部分。配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)選用形狀接近正方體、多棱角、堅(jiān)硬、表面粗糙的機(jī)制碎石，填料應(yīng)選用憎水性石料磨細(xì)后得到的礦粉。

3.1.2 瀝青含量

瀝青含量直接影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行油石比設(shè)計(jì)。對(duì)于細(xì)粒式或中粒式密級(jí)配瀝青混合料，應(yīng)適當(dāng)降低瀝青含量，以提高瀝青路面的抗車轍性能。在瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)選考慮高溫穩(wěn)定性，將瀝青用量控制在最佳用量允許范圍內(nèi)。

而對(duì)于粗粒式或開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，由于骨料間的嵌擠作用所形成的骨架結(jié)構(gòu)可有效提高路面結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，在瀝青面層抗車轍能力方面應(yīng)綜合考慮級(jí)配、空隙率等因素的影響，不能片面的采用減少瀝青用量來(lái)改善抗車轍性能。

3.2 優(yōu)化混合料配合比設(shè)計(jì)

采用較粗的礦料級(jí)配，可提高瀝青路面的抗車轍能力，但要做好質(zhì)量控制，否則級(jí)配過(guò)粗反而會(huì)降低高溫穩(wěn)定性。同時(shí)，密級(jí)配的瀝青混合料較開(kāi)級(jí)配混合料的抗車轍性能好。另外，適當(dāng)增加瀝青混合料中粗集料的含量，也可改善瀝青路面的抗車轍性能。

優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，提高瀝青路面的密度。嚴(yán)格控制油石比和礦粉的含量，礦粉與瀝青之比不宜大于1.2。嚴(yán)格控制瀝青混合料的空隙率，控制在3 %～5 %范圍內(nèi)，既保證水穩(wěn)定性，也可提高耐久性。

3.3 優(yōu)化瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制透層油的施工質(zhì)量可提高瀝青面層與基層的結(jié)合能力，設(shè)置封層提高瀝青路面的防水性能。另外，合理選擇瀝青路面的結(jié)構(gòu)形式和厚度，改善瀝青路面抗車轍性能。另外，可選擇柔性基層作用瀝青路面的基層，采用柔性基層不僅可以有效防治瀝青路面反射裂縫的產(chǎn)生，還可以提高路面結(jié)構(gòu)的抗車轍性能。

4 結(jié)語(yǔ)

車轍會(huì)降低瀝青路面的使用性能，直接影響道路行車安全。在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，從原材料、路面結(jié)構(gòu)、外界因素等方面對(duì)車轍的影響進(jìn)行分析，有針對(duì)性的制定養(yǎng)護(hù)措施，可有效預(yù)防車轍的產(chǎn)生，提高瀝青路面的運(yùn)營(yíng)服務(wù)能力，保證行車安全。