浅析沥青路面车辙产生的原因与防治措施

唐秀清

中图分类号：U412 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2017）01-000-02

摘 要 沥青路面具有众多优势，因此，在我国道路建设中应用广泛。但是，随着沥青路面的增多，沥青路面的早期病害也越来越引起人们的重视，随着经济社会的快速发展，交通渠化及重载车辆的出现，路面车辙问题逐日突出。本文结合工程实际，分析了沥青路面车辙的类型，提出了车辙产生的原因，并有针对性的提出了相关策略，以保证沥青路面安全稳定运行。

关键词 沥青路面 车辙 产生原因 防治措施

随着公路建设的快速发展，沥青路面具有表面平整，行车舒适，耐磨抗滑，低噪音、施工周期短，维修便捷等特点，而被广泛应用。但受内因和外因及施工工艺等因素的影响，车辙病害大量出現。车辙会给车辆的安全行驶造成威胁，由于车辙积水，汽车会发生水漂；由于溅水成雾，影响司机视线；积水一旦结冰，对刹车不利。车辙还给车辆超载、更换车道都带来困难和危险。车辙对道路周围环境也有不利的影响，据调查，当车辙内积水水厚25mm时，大型车通过时能将水横向飞溅10-15米远。由于车辙的存在，汽车震动加剧，对沿线居民带来更大的噪音污染。

一、车辙的主要类型

车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式，表现为沿行车轨迹产生的带状凹槽，严重时车辙两侧出行隆起变形。通常我们将车辙分为失稳型车辙、结构型车辙、磨耗型车辙和压密型车辙四类。

（一）失稳型车辙，沥青路面处于高温状态时，在行车荷载作用下其内部材料发生横向流动变形而产生的车辙，通常发生在轮迹处，两侧有隆起，呈W型，主要由于沥青混合料的高温稳定性不足造成的，这类车辙是目前研究的主要对象。

（二）结构型车辙：这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体永久变形而形成。这类车辙主要由于路基强度不足而引起的，一般宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成浅盆状的U字型。由于我国半刚性基层较多，因此这类车辙产生较少。

（三）磨耗型车辙：由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下持续不断的损失形成，汽车使用了防滑链和突钉轮胎后，这种车辙更容易产生，这种车辙类型在允许使用埋钉轮胎的国家比较常见，而在我国基本没有。

（四）压密型车辙：在沥青路面铺筑过程中可能由于没有充分压实或为了片面追求平整度而在温度较低的情况下碾压造成压实度不足引起的，也可能由于混合料设计不当引起的。开放交通后轮迹带下的面层继续收到压实，产生压实变形。这种车辙在国外较少，但在我国却常常发生，属于非正常的车辙。

二、车辙的产生原因

车辙作为沥青路面的常见的破坏形式之一，其形成的原因非常复杂，总的来说可以归纳为内在因素和外在因素。内在因素主要包括路面材料质量和路面结构，外在因素则包括气候条件及交通条件等。内在因素细分则包括矿质集料特性、级配、沥青胶结性能、沥青与矿料之间的相互作用及路面结构等，主要影响因素如下：

（一）集料特性

通常认为沥青混合料的高温抗车辙能力有60%是依靠集料的嵌挤力，而集料的嵌挤作用在很大程度上取决于集料级配及表面特征。集料的形状和表面粗糙程度影响了沥青混合料的嵌挤作用强弱及内摩阻角的大小。一般情况下坚硬、纹理粗糙、多棱角、颗粒接近正方体的集料，其相应的沥青混合料具有较好的高温稳定性。为了使沥青混合料具有必要的稳定性，需要有一定数量的填料，但填料过多会使沥青混合料发脆并开裂，降低沥青胶浆的粘聚力，同时使沥青混合料容易产生大的塑性变形，因此要严格控制沥青混合料中填料含量。

（二）级配

级配是集料所有技术性质中最重要的，几乎能影响沥青混合料的所有性能，对高温稳定性也是如此。集料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料的密实程度，直接影响沥青混合料的高温稳定性。在通常情况下，有合理密级配的沥青混合料的高温稳定性要优于间断级配沥青混合料（SMA除外）。形成骨架结构的级配受温度影响较小，有较好的高温抗车辙能力，而悬浮型结构抗车辙能力较差。

（三）沥青性质

沥青的种类和自身物理性质对沥青混合料抗车辙性能有重要影响。在一定温度和加载速率下，沥青粘度越大，混合料的粘滞阻力也越大，抗剪切变形能力越强，沥青混合料抗车辙性能越好。反映沥青高温性能的指标通常有两个：一个是软化点，一个是60℃粘度。很显然，沥青的软化点越高，60℃粘度越高，沥青的高温性能越好。近年来，为了改善沥青性能，许多国家在沥青中添加聚合物质进行研究，实践表明，目前市场上的抗车辙剂对提高沥青混合料的抗车辙性能都有一定的作用。

（四）沥青用量

沥青用量对沥青混合料的高温稳定性有明显的影响。矿料表面裹覆的沥青膜分为结构沥青和自由沥青。沥青用量太低，沥青混合料难以压实，使其抗车辙能力差。而随着沥青用量的增加，自由沥青所占的比例越来越大，其润滑作用也越来越强，使沥青混合料的高温稳定性急剧下降。因此，为保证沥青混合料的高温稳定性应限制沥青膜厚度。在通常情况下，沥青膜厚度为8-15μm是可接受的一个范围，这样就使沥青用量得到一个合理的控制。

（五）空隙率

空隙率较大的沥青混合料容易产生压实变形，增加其密实度可增加矿料颗粒间的接触压力，从而提高其抗车辙能力。但当空隙率低于某临界值时，继续减小空隙率，反而会使沥青混合料抗车辙能力降低。试验结果表明，4%空隙率是最小空隙率的临界界限，随着空隙率的增加，车辙变形也增大。

（六）路面厚度与路面结构

沥青层厚度是影响车辙的重要因素，传统看法认为，厚度越大，车辙越严重。但是通过调查发现，全厚式沥青路面的车辙深度的平均值为4.6mm，并不比沥青层薄的大。研究表明，增加沥青层厚度会使车辙明显增加，而沥青层厚度超过180mm再增加厚度对车辙增大的影响就小了。因此，对沥青路面的车辙形成，不能简单的归结到沥青层的厚度上。

（七）交通条件及气候条件

交通条件对沥青路面高温性能的影响有荷载、轮胎气压、行驶速度、渠化交通等。荷载对沥青路面高温车辙的影响是不言而喻的，重载车、超载车更是加快了沥青路面车辙的产生。通常轮胎气压是适应行车荷载的荷载越大则轮胎气压越高，车辆超载必然引起轮胎气压增加，其对车辙的影响和荷载是一致的。行驶速度对车辙的影响主要反映在荷载的持续作用时间上，车辆行驶速度越小，荷载作用时间越长，相同交通量所引起的路面变性越大。同时，渠化交通也加速了沥青路面的变形。

高温季节连续通行重载交通是造成车辙的最直接原因。资料表明；40℃～60℃范围内，沥青混合料的温度每上升5℃，其变形将增加2倍。研究表明，路面在潮湿状态下，沥青混合料的水敏感性增大，同时使高温稳定性也降低。尽管下雨能使路面温度下降5℃左右，但有水状态比干燥更容易产生车辙。

三、车辙的处理措施

在提高道路抗车辙能力的同时，还需兼顾提高防水损害、耐久性与低温抗裂性能。通常情况下，合理密级配混合料的高温稳定性要优于间断级配的混合料（SMA除外）。因此，沥青面层采用密实级配，需要进行矿料级配调整，提高骨架相互嵌挤作用；使用添加剂，提高沥青混合料的胶结作用，来实现高温抗车辙性能的改善。

（一）沥青混合料级配设计

矿料级配的调整：在某公路工程，原设计面层类型为AC-25C沥青混合料，近日发现上坡路段及红绿灯路口处出现车辙现象，后来根据施工时检测的各种数据分析，主要原因如下：

（1）天气温度较高，近日最高温度持续在35度左右，地面温度50余度。（2）重载车辆较多，车道渠化明显，车速较慢。（3）上坡路段及紅路灯路口，车辆刹车起步对沥青路面的影响。针对以上问题，经过设计部门及试验验证，决定采用ATB-25并掺加抗车辙剂替代AC-25C沥青混合料。

（二）现场处理方案

现场车辙处理方案主要是铣刨沥青结构层，在沥青混合料中添加抗车辙剂，改善和提高沥青混合料的高温抗车辙能力，严格按照沥青路面施工规范进行施工。

经过一段时间的通车运行，对原来有车辙的路段进行检测，无明显的车辙现象。对抗车辙混凝土路面进行渗水系数及摩擦系数试验。

四、结语

沥青路面车辙病害严重影响了行车的安全性和路面的使用寿命，为了有效防治这类病害，需要设计、施工等各方面共同解决，对交通流量大、反复荷载作用较多的区域要尽量考虑采用抗车辙材料，合理有效的采用抗车辙沥青混凝土设计，以保障与延长沥青路面的使用寿命，节约成本，使沥青路面得到越来越广泛的应用。

参考文献：

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