摘 要： 瀝青道路車轍病害是在交通荷載和高溫氣候的作用下，瀝青混合料粘塑性變形累積的結(jié)果，是外因和內(nèi)因綜合作用的結(jié)果。本文對瀝青道路車轍病害的成因及防治措施，進(jìn)行了簡要的分析和探討。
　　關(guān)鍵詞： 瀝青道路 車轍病害 成因 防治措施
　　
　　1.引言
　　近幾年，隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，瀝青路面以其諸多優(yōu)勢特點，被廣泛應(yīng)用到高等級公路建設(shè)中，但是路面的一些問題卻不容忽視。在各種因素的影響下，不可避免地出現(xiàn)了裂縫、車轍、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、擁包、表面磨光、松散剝落等諸多病害，使大部分設(shè)計年限為15年的瀝青路面在短短幾年內(nèi)就遭受到不同程度的損壞，嚴(yán)重影響了公路的正常運營。在諸多病害中，車轍是比較嚴(yán)重的一種，本文就其成因及相應(yīng)的處理方法做初步探索。
　　2.車轍病害的類型及形成過程
　　2.1車轍病害的類型
　　根據(jù)瀝青路面的車轍形成機理，可分為三大類型：磨耗型車轍、結(jié)構(gòu)型車轍、失穩(wěn)型車轍（見圖1、圖2、圖3）。
　　2.1.1磨耗型車轍。
　　由于瀝青路面結(jié)構(gòu)面層材料在車輪磨耗和自然環(huán)境作用下持續(xù)不斷地?fù)p失形成。
　　在交通車輛輪胎磨耗和環(huán)境條件的綜合作用下，路面磨損，面層內(nèi)集料顆粒逐漸脫落；在冬季路面鋪撒防滑料(如：砂)時，磨損型車轍會加速發(fā)展。此外，汽車使用防滑鏈和突釘（膠釘）輪胎時會使其加速發(fā)展。
　　2.1.2結(jié)構(gòu)型車轍。
　　交通荷載反復(fù)作用下，路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體永久變形而形成的結(jié)構(gòu)型車轍。常起源于路基及碎石基層變形的積累。這類車轍主要是基層等路面結(jié)構(gòu)層或路基強度不足，在交通荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生向下的永久變形、作用或反射于路面。
　　2.1.3失穩(wěn)型車轍。
　　瀝青路面結(jié)構(gòu)層在交通渠化作用下，當(dāng)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足時，由于材料的粘性流動變形而形成。絕大多數(shù)車轍是由于在交通荷載產(chǎn)生的剪切應(yīng)力的作用下，路面層材料失穩(wěn)，凹陷和橫向位移形成的。此類車轍的外觀特點是沿車轍兩側(cè)可見混合料失穩(wěn)橫向蠕變位移形成的凸緣。一般出現(xiàn)在車輛輪跡的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)經(jīng)碾壓的路面材料的強度不足以抵抗交通荷載作用于它上面的應(yīng)力，特別是重載車輛高頻率通過，路面反復(fù)承受高頻重載時，極易產(chǎn)生此類車轍。此外，在高速公路的進(jìn)出口，交費站或一般公路的交叉路口等減速或緩行區(qū)，這類車轍較為嚴(yán)重。因為這些地區(qū)車速較低，交通荷載對路面的作用時間較長，易于引起路面材料失穩(wěn)、橫向位移和永久變形。
　　三種車轍類型如下圖所示：
　　車轍的形成可簡單地劃分為三個階段。
　　2.2.1初始階段的壓密過程。
　　瀝青路面碾壓成型前是由骨料、瀝青、空氣組成的經(jīng)均勻拌和的松散混合料，經(jīng)碾壓，骨料被強行排列成一定的骨架結(jié)構(gòu)。在瀝青路面碾壓成型開放交通以后，瀝青面層及各結(jié)構(gòu)層材料中均存在一些空隙，在汽車荷載重復(fù)搓揉作用下，混合料仍會有進(jìn)一步的壓密過程。
　　2.2.2瀝青混合料的流動過程。
　　高溫下的瀝青混合料處于以粘性為主的粘彈性狀態(tài)，在車輪荷載作用下，瀝青及瀝青膠漿便產(chǎn)生流動，路面受載處出現(xiàn)壓縮剪切變形，從而使混合料的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，而向兩側(cè)隆起。
　　2.2.3礦質(zhì)集料的重新排列及礦質(zhì)骨架的破壞。
　　高溫下處于半固體狀態(tài)的瀝青混合料，由于瀝青及瀝青膠漿在荷載作用下的流動，此時礦質(zhì)骨架逐漸成為荷載的主要承擔(dān)者，再加上瀝青的潤滑作用，礦質(zhì)集料會產(chǎn)生錯動，促使瀝青及膠漿向其富集區(qū)流動，從而使混合料的網(wǎng)絡(luò)骨架遭受破壞。
　　3.車轍病害產(chǎn)生原因的分析
　　瀝青車轍病害是在交通荷載和高溫氣候的作用下，瀝青混合料粘塑性變形累積的結(jié)果，也是外因和內(nèi)因綜合作用的結(jié)果。對于車轍病害的研究表明，約40%是由瀝青引起的，主要是瀝青的高溫粘度和用量。另外，60%由瀝青混合料中的非瀝青因素引起，也就是原材料、級配和工藝的函數(shù)。
　　3.1外因
　　3.1.1荷載。
　　車輛荷載的作用下瀝青路面產(chǎn)生的變形包括彈性的、粘彈性的和粘塑性的三類。渠化交通使不可恢復(fù)的粘塑性變形和來不及恢復(fù)的粘彈性變形得以累積而形成車轍，所以交通量對車轍的影響包括作用次數(shù)和作用間歇時間兩個方面。
　　現(xiàn)實中超載現(xiàn)象非常嚴(yán)重，這對瀝青路面的影響比交通量還要大，軸重超載往往會造成變形的不可恢復(fù)性，因此對超載要嚴(yán)格控制，這也是我國目前路面破壞的主要原因。
　　3.1.2溫度。
　　低溫時瀝青趨近彈性體，微小的變形可以忽略不計，但在一定的高溫條件下，當(dāng)足夠的荷載作用時變形就非常明顯了，這時的變形主要包括粘彈與粘塑兩部分。我國很多地區(qū)夏季炎熱，為路面病害墊定了溫床，因此這也是我國車轍病害高發(fā)的原因之一。
　　3.1.3碾壓。
　　壓實質(zhì)量不足是當(dāng)前產(chǎn)成車轍病害的主要原因。從現(xiàn)場的取樣試件檢驗分析發(fā)現(xiàn)，45℃、0.7MPa下的壓實度達(dá)0.917（以馬歇耳75次擊實為標(biāo)準(zhǔn)）；保溫松散后重塑，輪碾成型后壓實度可達(dá)0.98；輪碾搓揉成型后壓實度可達(dá)0.98—1.0，由數(shù)據(jù)可以證明壓實度和壓實方式對車轍的影響是很顯著的。
　　3.2內(nèi)因
　　3.2.1瀝青。
　　瀝青對車轍的影響主要體現(xiàn)在兩個方面。
　　3.2.1.1瀝青粘度。瀝青粘度對車轍具有顯著的影響，我國南方習(xí)慣上喜歡采用的瀝青標(biāo)號要稠一些，標(biāo)號不同與北方，針入度要差1—2個等級。由于針入度是條件粘度，同標(biāo)號的瀝青抗車轍能力并不相同，因此在經(jīng)驗指標(biāo)體系中用軟化點來補充針入度的不足。此外，因為蠟對瀝青的影響相對較大，所以在石蠟瀝青中又補充了一個含蠟量指標(biāo)。
　　3.2.1.2瀝青用量。瀝青用量是瀝青對車轍另一個顯著的影響因素。過多的瀝青用量將在瀝青混合中形成游離的自由瀝青，在高溫條件下因荷載作用會發(fā)生明顯的粘性流動變形。即使瀝青的用量控制精度甚高，也必須嚴(yán)格控制混合料的配合比。
　　3.2.2集料。
　　由于集料方面問題導(dǎo)致的瀝青車轍病害占車轍病害總量的60%。集料導(dǎo)致車轍病害主要從如下三種方式發(fā)揮作用的。
　　3.2.2.1集料的形狀。針片狀含量偏大導(dǎo)致壓碎值過大，在荷載作用下就很容易發(fā)生變形。
　　3.2.2.2集料的規(guī)格。雖然瀝青路面施工規(guī)范給出了粗集料、石屑的規(guī)格要求，但是由于篩分工序不嚴(yán)，超規(guī)格現(xiàn)象仍然常有。這就使原來設(shè)計合理的配合比大打折扣，因此影響了混合料的承載能力，對車轍的產(chǎn)生留下了隱患。
　　3.2.2.3集料供應(yīng)的穩(wěn)定性。多家小規(guī)模的集料供應(yīng)商，其生產(chǎn)的原料質(zhì)量規(guī)格不一，使混合料的性能顯著降低，導(dǎo)致車轍的易發(fā)性。
　　3.2.3級配。
　　級配的影響是重要的，也是復(fù)雜的。級配是決定混合料組成結(jié)構(gòu)的最重要因素，對于抗車轍而言，需要一個高溫下即使瀝青處于完全粘性流動狀態(tài)下，也能夠保持穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)。大量研究表明穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足的一個極限條件是瀝青混合料的最小空隙率為3%-4%。
　　4.瀝青路面車轍病害防治措施
　　4.1瀝青路面車轍病害判斷標(biāo)準(zhǔn)——車轍的深度
　　按車轍深度，將車轍分為以下四個等級。
　?、佥p微(5.08—6.35mm)；
　?、诘蜏\(6.35—12.7mm)；
　?、壑械?12.7—25.4mm)；
　?、車?yán)重(>25.4mm)。
　　在實際測定車轍時多以引起“水滑”為根據(jù)(水滑現(xiàn)象指路面積水，形成水膜將輪胎與路面隔開而產(chǎn)生的浮滑現(xiàn)象)，確定車轍的允許深度。而且，確切的車轍的允許深度還要從兩個方面考慮：①路面結(jié)構(gòu)；②安全。
　　因此，可以認(rèn)為車轍的允許深度標(biāo)準(zhǔn)為：
　　①從路面結(jié)構(gòu)和功能上講應(yīng)為19—20mm；
　　
　　②從行車安全上講應(yīng)為l0mm；
　?、圮囖H的斜率。
　　即車轍深度與其寬度的比值不得超過2％，否則將破壞車輛在路面的行駛平順性。
　　4.2車轍的測定
　　車轍深度的測定方法分為靜態(tài)法和動態(tài)法兩大類。靜態(tài)法包括：量桿和水準(zhǔn)儀法、量線法、長直尺法、短直尺法及表面深度儀法等。動態(tài)法包括：超聲波和紅外線測定，以及35mm攝影法。
　　35mm攝影法測定車轍深度：首先用35mm攝影系統(tǒng)在路面上投射一條橫越整個路面的車轍輪廓標(biāo)線，以顯現(xiàn)路面橫斷面的輪廓。然后，將標(biāo)線所顯示的輪廓拍攝成像，并由計算機算出該標(biāo)線在所選定的坐標(biāo)系內(nèi)的位置。再從路面橫斷面輪廓頂面上拉過一條測量線，模擬靜態(tài)法中使用的量線(見圖4)。測定輪廓標(biāo)線與該測量線間的垂直距離，即可確定車轍的橫斷面輪廓和各點的深度。這一方法通常稱為標(biāo)線法。顯然，測出整個車轍的橫斷面輪廓比單純的測量車轍深度要好得多。測繪出車轍橫斷面的輪廓，不僅可以知道車轍的形狀和任一點的深度，而且可以確定路面縱向變形的橫向位置，從而準(zhǔn)確地分析出產(chǎn)生車轍的主要原因，以確定和選用最合適的處理方法和工藝對車轍加以處理。
　　4.3預(yù)防措施
　　4.3.1粗集料應(yīng)粗糙且有較多的破碎裂面。
　　密級配瀝青混凝土中的粗集料應(yīng)形成良好的骨架作用，細(xì)集料充分填充空隙，瀝青混合料穩(wěn)定度及流值等技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求。高等級道路應(yīng)進(jìn)行車轍試驗檢驗；穩(wěn)定度對高速公路和城市快速路不小于800次／mm，對一級公路和城市主干路不小于600次／mm。
　　4.3.2根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件按《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》選用合適標(biāo)號的瀝青，針入度不宜過大。
　　4.3.3施工時，必須按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行碾壓，基層和瀝青混合料面層的壓實度應(yīng)分別達(dá)到98％、95％、96％。
　　4.3.4對于通行重車比例較大的道路，或起動、制動頻繁、陡坡的路段，必要時可采用改性瀝青混合料，提高抗車轍能力，但在選用時，需兼顧高低溫性能。
　　4.3.5道路結(jié)構(gòu)組合設(shè)計時，瀝青面層每層的厚度不宜超過混合料集料最大粒徑的3—4倍，否則較易引起車轍。
　　4.4治理方法
　　4.4.1如僅在輪跡處出現(xiàn)下陷，而輪跡兩側(cè)未出現(xiàn)隆起時，則可先確定修補范圍，一般可目測或?qū)⒅背呒茉诎枷萆希c長直尺底面相接的路面處可確定為修補范圍的輪廓線，沿輪廓線將5—10cm寬的面層完全鑿去或用機械銑削。槽壁與槽底垂直，并將凹陷內(nèi)的原面層鑿毛，清掃干凈后，涂刷0.3—0.6kg／㎡口粘層瀝青，用與原面層結(jié)構(gòu)相同的材料修補，并充分壓實，與路面接平。
　　4.4.2如在輪跡的兩側(cè)同時出現(xiàn)條狀隆起，應(yīng)先將隆起部位鑿去或銑削，直至其深度大于原面層材料最大粒徑的2倍，槽壁與槽底垂直，將波谷處的原面層鑿毛，清掃干凈后涂刷03—0.6kg／㎡的粘層瀝青，再鋪筑與面層相同級配的瀝青混合料，并充分壓實與路面接平。
　　4.4.3若因基層強度不足、水穩(wěn)性不好等原因引起車轍時，則應(yīng)對基層進(jìn)行補強或?qū)p壞的基層挖除，重新鋪筑。新修補的基層應(yīng)有足夠強度和良好的水穩(wěn)性，堅實平整。如原為半剛性基層，可采用早期強度較高的水泥穩(wěn)定碎石修筑，但其層厚不得小于15cm，修補時應(yīng)注意與周邊原基層的良好銜接。
　　4.4.4對于受條件限制或車轍面積較小的街坊道路，可采用現(xiàn)場冷拌的乳化瀝青混合料修補。在施工過程中應(yīng)注意環(huán)境的污染，要達(dá)到綠色環(huán)保施工。
　　5.結(jié)語
　　近年來，我國公路交通量增長非常迅猛，往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了設(shè)計預(yù)期增長速度，高速公路重車比例在不斷提高，車輛超載超限現(xiàn)象非常普遍，這種交通條件對路面的破壞作用非常嚴(yán)重，尤其會導(dǎo)致路面車轍的產(chǎn)生。我們應(yīng)該重視車轍問題，在施工過程中時刻牢記對各種病害的防治，在不斷總結(jié)施工經(jīng)驗和研究的同時，積極引進(jìn)國際先進(jìn)的防治車轍的新工藝、新技術(shù)及新材料，為我國的交通事業(yè)騰飛奠定良好基礎(chǔ)。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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