沥青路面抗车辙施工技术应用分析

杨红艳 刘朋朋

（济源市公路工程有限公司，河南 济源 454650）

自上世纪80年代后，我国国民经济快速发展，高等级公路建设投资力度越来越大。沥青路面作为高等级公路路面的主要路面结构形式，在公路建设施工中得到了广泛应用。但因交通量的持续上涨、汽车轴载的不断增加，超载、超重现象日趋严重，进而导致沥青路面病害问题频发。车辙是沥青路面最常见、破坏较大的病害形式，不仅会影响汽车运行的舒适性，更会减短路面使用寿命。为此，对沥青路面车辙损害形成原因进行研究对控制车辙病害具有重要的现实意义。

1 车辙形成机理

作为一种多相分散体，沥青混合料的主要构成成分为石质骨料与沥青胶结料，其是通过松散矿料颗粒本身互相嵌挤构成骨架，且利用沥青结合料胶结作用形成的混合体。沥青混合料在外荷载作用下，具有较为复杂的应力及应变特点，其弹性变形在低温或瞬时荷载影响下起关键作用，绝大多数情况下，粘弹性为其变形主要状态。一般沥青混合料变形特性可通过蠕变试验进行直观、形象地表述，在加载瞬间将有瞬时弹性应变与塑性应变在混合料内产生，同时在不断增加荷载作用时间的过程中，材料应变也会随之增加，但该增加应变部分可看做是粘弹性应变，可通过荷载作用将其荷载卸除，此时材料能够迅速恢复弹性，但其应变却无法彻底恢复，塑性应变与粘塑性应变则为剩余应变，也可看做是永久变形。在行车荷载长期作用下，路面永久变形将逐步增多，宏观上可称为车辙。

2 沥青路面车辙病害产生原因

1）沥青混合料。现行的沥青路面设计的主要依据指标是沥青混合料的强度，其取决于混合料的粘结力和内摩擦角的影响；粘结力又取决于沥青材料的化学结构、胶体结构、物理化学性质、稠度、沥青膜的厚度、沥青矿料比、沥青与矿粉系的分散结构特征以及沥青与矿料的相互作用。2）路面结构组成。沥青路面的抗车辙能力还与路基类型和路面厚度有关。当其路基为砂土材料时，面层厚度对车辙影响很大，面层沥青混合料较薄时车辙较深，而且较大部分来自路基的形变；而当面层较厚时，路基基本上不产生车辙。在当路基为刚性或半刚性材料时，车辙的深度随沥青混合料面层厚度的增大而增加，这时的车辙总量90%来自沥青混合料面层本身。由此认为，当路基和基层强度较高时，采用薄沥青混合料面层可以有效地控制车辙深度，而当路基基层强度较弱时应适当增加面层厚度，但这样构筑的道路，往往由于路面回弹模量与路基回弹模量之间的比值过大，带来不尽合理的结构组合，而且也不够经济。平钟高速路基地质结构复杂，车辙病害的成因与结构密不可分。3）交通荷载及环境条件。（1）渠化交通。由于城市道路交通组织的渠化，导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。在同一结构、同一条道路上，划分出不同交通形式的两段道路进行试验，结果证明：渠化交通路段的车辙显著增长，混合交通路段车辙增加较慢，其原因是混合交通时荷载作用范围较宽，变形面较大，同一位置的车辙累积较小，而渠化交通同一位置处的车辙累积量大。（2）荷载。试验研究证明：车辆超载加快路面的病害。在不同的轴载作用下，重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多；道路交叉口和停车点的车辙通常为正常行驶路段的2～5倍。4）环境气候条件。温度升高时沥青粘度变小，其抵抗蠕变的能力下降，在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。当路面积水或路面结构含水量增加时，沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或破坏，在行车荷载和水分的联合作用下，这种病害会明显加剧，导致沥青路面产生较大的车辙。

3 沥青路面车辙病害防治措施

1）合理的结构组合设计。面层直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响，因此要有足够的承载力，以承担设计期内累计轴载次数，限定车辙发展深度。合理选用技术参数，各结构层模量不宜相差太大，特别是中间层的级配要合理，表面层最佳油石比可以弥补第二层抗车辙能力。2）材料的合理选用。集料强度、形状、表面性状、清洁状态、沥青性能与集料相容性，注重材料的协同性和料源特性，保证所用材料的高品质。改善矿料级配同时适当增加粗集料用量和控制剩余空隙率，使粗细集料形成骨架密实结构。可适当采用高粘度的沥青。3）最优配合比设计。重视级配范围对抗车辙能力的影响，关键是确定适宜的筛孔通过率、孔隙率、油石比。选用温度敏感性低、稠度较高的沥青或改性沥青，同时严格控制沥青的用量。严格准确地控制混合料配合比，设法加足矿粉，严格控制运输车辆便于卸料，涂抹油料；采用透层油与粘层时也要严格控制用油量。4）使用改性添加剂。积极引进并采用新的改性剂如橡胶、树脂、塑料、无机物改性剂、抗车辙剂、纤维等改性混合料添加剂，适当提高粉胶比，提高胶结料粘附性，降低温度敏感性。

4 工程概况

某公路工程存在较为严重的超载超限现象，局部路段路面结构甚至产生了各类病害问题，其中最为严重的病害为车辙。为确保行车舒适度及安全性，需及时维修处理路面，进而提升其路面性能，延长使用年限。本文选取薄层罩面技术对沥青混凝土车辙病害进行处理。具体施工方案如下：铣刨行车道2.5m，随后进行场地清理，并将高粘度乳化沥青均匀洒布的施工段，且选取ECA-10密实沥青混凝土填补作业。

1）混合料拌和。为达到拌和温度有效减少、混合料摊铺效果增强的目的，可将ECA-201易密实添加剂掺加到混合料内，选取专门输送设备进行施工。利用延时继电器进行喷洒量控制，根据施工规范规定比例，将易密实添加剂、沥青材料一起向拌缸内喷入，且在喷洒3s后将沥青喷入，且在10s内控制喷入时间，要求在完成喷洒沥青作业前，结束喷洒易密实添加剂施工。拌和混合料后，需在60s以上控制单盘料拌和周期，其中3s为干拌时间，且在13s内控制沥青、易密实添加剂喷洒时间，随后进行6s添加矿粉湿拌施工及30s湿拌施工，以此避免花白料存于易密实沥青混合料内。2）路面铣刨。铣刨前需做好划线施工，要求铣刨线应具有平顺特点，且与路线走向相同。因具有较薄铣刨厚度，为提高施工质量，应保证铣刨机施工精度、线性满足施工规定。除此之外，还应对用水量加以严控，避免出现浮浆问题。3）坑槽清理。在施工设备清理前，可选取人工方式利用扫帚向坑槽内扫入铣刨料，防止污染车道现象产生，清扫时可选取小型清扫车施工，施工时尽可能减少洒水量，避免浮浆产生，增加清扫难度，避免对粘层油施工质量造成严重影响，或出现粘轮问题。因坑槽两个立面不易发现，可选取钢丝刷通过人工方式反复刷除，随后再选取机械进行清理。4）摊铺及碾压。相比普通沥青混凝土，薄层罩面沥青混合料摊铺、碾压施工具有一致性，但需做好温度控制工作，如沥青加热温度控制在165-175℃；矿料加热温度控制在160-165℃；运输温度控制在140-150℃；摊铺温度控制在130-150℃；碾压温度控制在100-150℃；碾压后温度控制在70℃。根据施工要求，必须合理控制粘层油洒布量，一般每平方米粘层油洒布量控制在0.4-0.6kg之间，如小于该值，则会产生花白问题，无法达到粘结层的功效。如高于该值，摊铺施工中极易产生粘轮、打滑问题，尤其是在施工当天气温较高的情况下，将大大增加施工困难程度。

5 结束语

总之，车辙是沥青路面最常见的病害之一，合理选用处置措施，可有效遏制病害程度加深，提高工程使用性能。在具体施工中，应充分了解原有路面结构性能，掌握病害原因，提高处置质量。