探析高速公路沥青路面车辙病害的试验与措施

梁荣盼　郭钢

（广西长长路桥建设有限公司　广西　南宁　530000）

探析高速公路沥青路面车辙病害的试验与措施

梁荣盼郭钢

（广西长长路桥建设有限公司广西南宁530000）

对于高速公路沥青路面来说，车辙属于最主要的病害，一旦发现高速公路存在着路面病害，一定要第一时间对病害形成原因进行分析，然后采取相应的措施对病害进行处理。否则极有可能造成道路使用性能的下降，甚至会引发安全事故的发生。本文就高速公路车辙现象的具体情况以及治理车辙的具体办法进行了论述。

高速公路；沥青路面；车辙；成因；养护措施

引言

车辙为高速公路沥青路面最常遇到的病害，对于沥青路面来说，无论是维修还是养护，都与车辙有着很大的关联。相对而言，车辙病害的维修难度比较大，而养护不仅涉及到沥青的最表层，还涉及到中层甚至是下面层，所以会产生十分大的费用。南方使用的沥青路面一般下面层3.6%，中面层4%；上面层4.6～4.9%。这是比较标准的。

1　车辙病害分类及产生的机理车辙病害的分类

1.1结构型车辙

交通荷载作用大于路面的强度，导致了沥青面层以下包含路基以内的结构层发生了变形，此种变形的发生主要是由路基变形传递至路面层而导致的，一般情况下，这种车辙的形态都体现出横断面呈凹字形，其两端无较为明显的隆起，相对而言，车辙的宽度比较大。

1.2失稳型车辙

沥青混合料的高温稳定性不足，交通作用荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限，沥青混合料在高温影响下产生剪切变形，其内部材料流动而产生横向位移，使流动变形不断积累形成失稳型车辙。这种车辙形态表现为横断面呈W字形，通常发生在轮迹处，具体为车轮作用部位下凹，车轮作用少的车道中间和两侧反而向上隆起。

1.3压密型车辙

压密性车辙属于非正常性的车辙，主要是因为施工质量控制不严和沥青面层本身压实度不够，致使通车后高温季节时混合料在车轮荷载的反复碾压作用下继续压密，空隙率不断积累变小，达到极限残余空隙率才趋于稳定。该压密性车辙使横断面整体上产生压实变形，同时路面平整度下降速度快。

1.4磨耗性车辙

面层顶层的材料主要受轮胎磨耗和自然环境作用下不断受损而形成。在大交通量行驶的主车道上，容易产生磨耗性车辙。

2　车辙成因

内因主要是材料本身质量及组成、级配、路面结构和施工质量控制等因素，外因主要是气候、交通量及交通组成（重载、超载）等的外界因素。

2.1车辙形成的外因（见图1）

图1　车辙形成的外因

外因具体包含温度、交通条件与其他各个方面的因素。首先温度对于车辙有着尤其明显的影响，一旦温度达不到，就算是在重载的交通状况下，车辙也将难以形成。在温度不断升高的情况下，沥青混合料的劲度模量就越低，抗压强度以及抗剪强度急速下降，抗车辙能力降低。根据相关资料的调查显示：路表下4～9cm处的温度是最高的，该区域刚好位于中面层。而且表面高温将会和大气产生热交换，内部高温难以和大气产生热交换，所以表面高温持续的时间比较短，而内部的高温持续时间会得以延长，由于沥青混合料属于一种粘弹塑性体材料，它的形变和高温持续时间是呈正比的，所以中面层发生车辙的频率较高。

2.2车辙形成的内因（见图2）

沥青混合料是分散体系，在相对而言比较高的温度范围之内，混合料的内摩擦角以及粘结力在很大程度上影响着沥青混凝土的强度。有关沥青混合料在高温状态产生失稳型破坏的主要原理，目前还是比较倾向于通过库仑的内摩擦对沥青混合料在高温情况下的强度以及稳定性进行分析，并总结出，沥青混合料不发生流动性剪切变形的条件为：

式中：τ——指的是荷载作用的时候，在某个面上所产生的剪应力；

c——指的是材料的粘聚力；

σ——指的是沥青混合料所能够承受的正应力；

θ——指的是内摩擦角。

图2　车辙形成的内因

沥青混合料主要是通过嵌挤形成内摩擦力的。通常人们都认为，沥青混合料的高温抗车辙能力很大一部分是依赖于集料的嵌挤能力，而沥青结合料会提供一小部分的抗车辙能力。如果是在高温状态下，沥青结合料的劲度模量必然是会降低的，就算是采用了改性沥青也同样如此。特别是中面层抗剪强度的不足，在载重车的作用下沥青混合料极其容易产生侧向移动，导致车辙的形成。对沥青混合料内摩擦角以及粘结力造成影响的因素主要包括：集料的颗粒形状、表面纹理深度、天然沙含量、破碎颗粒含量、沥青用量、混合料集料级配、沥青的性质。

3　车辙产生机理

从力学的角度把沥青路面当作是一个受力体系进行分析，沥青路面在荷载作用下主要受到两个方面的作用，分别是垂直压力以及剪力的作用，而对于半刚性基层而言，剪应力是造成路面破坏的关键因素。对于已经成型的沥青路面其抗剪强度是固定的，所以路面所受到剪应力的大小在很大程度上影响着路面的最终状况。其中：

τ=c+σtgφ

式中：τ——指的是抗剪强度；

c——指的是材料的粘聚力；

σ——指的是荷载作用下产生的正应力；

φ——指的是材料的内摩擦角。

从库伦公式当作能够发现，对剪应力造成影响的因素有三个：即材料的粘聚力c、荷载作用下的正应力σ与材料的内摩擦角φ。这其中对c值造成影响的因素主要包含：沥青的性质、粉胶比、集料表面纹理、集料粘附性与温度等等。而对σ值造成影响主要为荷载的作用；对φ值造成影响的主要因素包含矿料的级配、沥青的用量、集料的纹理等等。所以要想使得路面有着比较强的抗车辙性能，一定要从温度、荷载与材料的性质和沥青混合料的组成等多方面进行考虑，尽可能的将路面所受的剪应力降低，促进沥青混合料的抗剪强度的不断提高，以此来促进沥青混合料高温稳定性的进一步提高。结合我们南方所属的地区的气候，我们会采用骨架密实行一定程度上提高抗车辙能力，还有沥青配合比我们会加2～3%的水泥，60°车辙试验车辙值从3000～ 5000提高到一万多，比较稳定。

4　车辙的养护措施

出现车辙必须要尽快采取措施进行维修养护，如果在车辙小于25mm的情况下采取措施进行养护，是可以有效的提高路面的安全性能以及耐久性能的，但是，需要注意的是，养护也应结合各种车辙类型采取相对于的养护措施。路面车辙的表征比较多，车辙的处理方式也是多种多样。

5　流动型车辙应进行铣刨拉毛

流动型车辙一般延续段落比较长、车辙的深度较深，所以在维修的时候面临着很大的困难。要是采用全铣刨、全置换维修工艺，则其工程量比较大、投入成本也比较高，在大多数的情况下都不适合大面积实施；而要是采用热再生技术，其要求提供热再生设备，同时对于配套设备有着极高的要求，此外，流动型车辙一般都是发生在整个沥青面层，铣刨的时候很难分层，这样会导致各种面层材料的混合，摊铺的时候无法确保材料的级配，导致维修质量造成了严重的影响。对于以上所论述的情况，从降低车辙深度以及恢复路面的各方面性能着手，可以先将车辙隆起的部分进行铣刨拉毛处理、降低车辙深度，使得路面使用性能得以恢复，从而达到安全行车的要求。通车情况下，比较适用于以下几个方面：

流动型车辙，有着较为明显的隆起；

车辙主要产生在面层，基层以下依旧是完整的；

车辙15mm以上，而且是基本稳定。

6　施工质量检测控制方面

目前正在实行的规范是通过马歇尔试验的方法来对沥青混合料的生产进行控制，这一措施存在着多方面的问题，最为突出的一个是无法有效地控制路面的水损坏。将马歇尔试验密度当作标准对路面压实进行控制是不可行的，导致实际空隙增加。而比较科学的做法是，进一步推广将理论密度作为标准密度来对路面压实度进行有效控制。所以，应该加强这一方面的研究，寻求一条符合路面生产以及使用实际情况、容易执行、科学合理的试验检验方法，从而更好的确保沥青路面的整体质量。

路面施工方面：

结合工程的具体情况进行科学合理的决策，确定最为合理工期，避免盲目赶工现象的发生。另外，要进一步加大对于设计、施工、监理方面的协调与管理，加大施工各个环节质量控制的力度，从而确保高速公路的整体质量。对于路面面层的施工，应该对原材料、拌合、运输、碾压、检验等各个环节进行有效的控制，尽量的降低混合料组成的变异性以及不均匀性，加强碾压，防止由于过分追求平整度指标而导致路面压实度降低的做法。

7　结束语

高速公路沥青路面都有着不同程度的车辙病害，车辙的产生影响着路面的平整性，也对行车的舒适度以及安全性造成了影响。所以，对车辙产生的具体原因进行分析研究，进而研究出应对车辙的可行方法，对于有效的控制养护维修的费用，延长道路的使用寿命具有着非常重要的意义。

[1]何青龙.沥青路面早期损坏技术分析[J].公路与汽运，2012（02）.

[2]张宏超，孙立军，黄进堂.沥青路面新泛油病害及其机理分析[J].公路交通科技，2012（06）.

[3]康敬东，孙祖望.沥青路面裂缝和坑槽破损形式分析[J].筑路机械与施工机化，2013（05）.

[4]宋长柏，魏连雨.超重交通对道路破坏作用及对轴重限值的探讨[J].内蒙古公路与运输，2013（01）.

U416.217

A

1673-0038（2015）07-0150-02

2015-1-25

梁荣盼（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事高速公路沥青路面工作。

郭钢（1985-），男，助理工程师，本科，主要从事桥梁桩基础施工工作。