戚振中

摘 要：車(chē)轍是瀝青路面最為常見(jiàn)的病害，車(chē)轍的產(chǎn)生削弱了路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，影響到了車(chē)輛的行駛舒適度，更有甚至?xí){行車(chē)安全。為此本文針對(duì)瀝青路面的抗車(chē)轍性能展開(kāi)研究，首先分析了車(chē)轍形成的過(guò)程和機(jī)理，闡述了車(chē)轍的影響因素，最后還有針對(duì)性的提出了相應(yīng)的強(qiáng)化措施。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;抗車(chē)轍性能;機(jī)理;強(qiáng)化技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

對(duì)于壓實(shí)度較小的瀝青路面，在剛剛進(jìn)行交通開(kāi)放時(shí)，壓密變形會(huì)占據(jù)主導(dǎo)的地位，形成較多的壓密車(chē)轍。而對(duì)于這種車(chē)轍，如果能夠在施工的過(guò)程對(duì)壓實(shí)度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，就能夠有效的減小甚至防止壓密車(chē)轍的產(chǎn)生[1]。但是當(dāng)基本上完成了壓密變形之后，在車(chē)輛荷載的作用之下，一旦路面結(jié)構(gòu)內(nèi)所產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)了材料的抗剪強(qiáng)度，就會(huì)出現(xiàn)剪切流動(dòng)變形。變形經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的累積，就會(huì)形成了永久變形。對(duì)于車(chē)轍形成的整個(gè)過(guò)程中，其中剪切變形占據(jù)了主要的地位。

1 車(chē)轍形成過(guò)程及機(jī)理

1.1 車(chē)轍形成過(guò)程

瀝青混凝土路面車(chē)轍的形成大體上可以劃分為三個(gè)階段，分別為瀝青的壓密過(guò)程、混合料的流動(dòng)過(guò)程以及礦質(zhì)骨料的重排和骨架破壞過(guò)程。首先在第一個(gè)階段，由于瀝青混合料是由礦料、瀝青等組成的松散混合物。經(jīng)過(guò)一系列的碾壓，混合料會(huì)被壓密，但是在汽車(chē)荷載的作用之下，壓密過(guò)程還會(huì)進(jìn)一步的發(fā)展，在輪胎的作用下還會(huì)形成不可恢復(fù)的變形[2]。當(dāng)壓密所導(dǎo)致的永久變形完成時(shí)，在高溫的作用下，瀝青混合料半固體狀態(tài)，此時(shí)在輪胎荷載的作用之下，瀝青以及瀝青膠漿就會(huì)呈現(xiàn)出流動(dòng)狀態(tài)，而瀝青混合料也就會(huì)由于流動(dòng)所導(dǎo)致的變形逐步的累積從而形成了車(chē)轍。在高溫的作用下，瀝青以及瀝青膠漿會(huì)首先進(jìn)行流動(dòng)，其中骨料所組成的骨架就會(huì)承擔(dān)了主要的荷載，同時(shí)由于瀝青的潤(rùn)滑作用，使得硬度較大的顆粒就會(huì)向礦料間的接觸面所滑動(dòng)，而瀝青和瀝青膠漿就會(huì)流向富集區(qū)，從而流向混合料自由面。

1.2 車(chē)轍形成機(jī)理

之所以有車(chē)轍形成，其中材料原因是主要的原因。瀝青混合料是由石質(zhì)骨料與瀝青膠體所組成，是一種復(fù)合材料，也是一種較為典型的粘彈塑性體。在外荷載的綜合作用下，瀝青混合料的應(yīng)力以及應(yīng)變就會(huì)呈現(xiàn)出一種較為復(fù)雜的狀態(tài)。而且在低溫以及瞬時(shí)荷載的作用之下，瀝青混合料又會(huì)以彈性變形作為主導(dǎo)地位。在高溫的作用下，通常會(huì)變現(xiàn)出粘性流動(dòng)。對(duì)于瀝青混合料的變形通常具有較為特殊的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)不可逆性，而且并沒(méi)有顯著的屈服點(diǎn)，而且該混合料具有較為明顯的蠕變以及應(yīng)力松弛特性。瀝青混合料的變形特性能夠通過(guò)蠕變?cè)囼?yàn)得到形象的描繪。材料所產(chǎn)生的瞬間彈性其中一部分能夠恢復(fù)，而剩余的一部分無(wú)論經(jīng)過(guò)多久的時(shí)間，其剩余的塑性應(yīng)變以及粘塑性應(yīng)變均不能夠恢復(fù)，而這部分永久性的變形經(jīng)過(guò)反復(fù)的積累，在宏觀(guān)方面就變現(xiàn)為了瀝青路面的車(chē)轍[3]。

2 車(chē)轍影響因素

對(duì)瀝青路面形成車(chē)轍的影響因素，經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)主要表現(xiàn)在三個(gè)大方面，其一為內(nèi)因，具體體現(xiàn)在材料自身的性質(zhì);外因主要體現(xiàn)在氣候和交通條件兩個(gè)方面;而其他因素則主要指的是路面的結(jié)構(gòu)組成以及施工質(zhì)量對(duì)車(chē)轍所造成的影響。而在內(nèi)因、外因以及其他因素共同綜合作用，幾種作用相互疊加作用就會(huì)對(duì)瀝青路面車(chē)轍產(chǎn)生影響。

2.1 內(nèi)因影響

（1）瀝青性質(zhì)的影響。針入度、粘度、軟化點(diǎn)、蠟含量是影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。針入度反應(yīng)了瀝青粘度隨溫度的變化幅度。瀝青的針入度越大，對(duì)于結(jié)合料的粘結(jié)能力也就會(huì)越小，瀝青的抗車(chē)轍性能也就會(huì)變現(xiàn)的越差。軟化點(diǎn)主要表現(xiàn)為兩個(gè)方面，其一是實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)，其二為當(dāng)量軟化點(diǎn)，相對(duì)而言當(dāng)量軟化點(diǎn)能夠充分的反映出結(jié)合料的高溫抗車(chē)轍性能[4]。軟化點(diǎn)越高，瀝青的等溫粘度也就越高，混合料的高溫穩(wěn)定性也就越好。在溫度和加載速率相等的情況下，瀝青的粘度越大，其與石料的粘附性能也就越好，其產(chǎn)生的抗剪切變形能力也就會(huì)越強(qiáng)，從而會(huì)使得瀝青混合料的抗車(chē)轍性能就會(huì)越高。瀝青中的含蠟梁式影響瀝青性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，當(dāng)含蠟量越高，蠟的熔融會(huì)引起瀝青粘度的明顯降低而使混合料失穩(wěn)。在目前，為了進(jìn)一步的改善瀝青混合料的路用性能，通常會(huì)在瀝青中添加一定量的聚合物或者橡膠粉，通過(guò)改善瀝青的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能，從而來(lái)提高瀝青混合料的抗變形能力。（2）瀝青用量的影響?；旌狭系呐浜媳纫彩怯绊憺r青混合料的重要因素。其中一方面包括了瀝青自身的含量，另一方面還包括了礦粉的用量以及粉膠比。當(dāng)?shù)V粉處于合適的含量時(shí)，一旦瀝青的用量減少就會(huì)使得集料表面的瀝青膜變薄，瀝青混合料整體會(huì)呈現(xiàn)出干枯的狀態(tài)，從而缺乏足夠的粘結(jié)力，使其強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性較差。但是一旦瀝青的用量過(guò)大就會(huì)瀝青膜的厚度增加，潤(rùn)滑能力會(huì)隨之增強(qiáng)，同時(shí)也會(huì)更加容易滑動(dòng)移位，最終會(huì)導(dǎo)致其高溫穩(wěn)定性降低。當(dāng)確定了瀝青的用量，礦粉就會(huì)對(duì)瀝青膜的厚度產(chǎn)生影響，從而會(huì)影響礦料之間的粘結(jié)力，礦料之間也會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)變形。因此對(duì)于瀝青混合料的配合比需要通過(guò)試驗(yàn)而進(jìn)行精確的確定。（3）集料性質(zhì)的影響。集料對(duì)瀝青混合料的影響主要體現(xiàn)在嵌擠作用，而該作用又主要由集料的級(jí)配以及表面特征所決定，通常選用堅(jiān)硬的或者棱角較多的集料更有利于提高混合料的高溫穩(wěn)定性。采用粒徑大、接近立方體的堅(jiān)硬碎石能夠提高瀝青的抗車(chē)轍性能。礦粉的比表面積較大，選用石灰?guī)r軋磨的礦粉配制的瀝青混合料其耐熱性較好。此外堿性石料與瀝青的粘附性較好，可以提高瀝青混合料的抗變形能力。（4）級(jí)配類(lèi)型的影響。礦料級(jí)配能夠影響礦料顆粒之間的嵌擠力以及密實(shí)度，從而在很大程度上來(lái)影響路面的抗剪強(qiáng)度。相關(guān)的研究顯示，瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能由一大部分因素來(lái)源于級(jí)配嵌擠作用，僅有少部分是瀝青結(jié)合料發(fā)揮作用。（5）空隙率的影響。空隙率需要選取合適的值，空隙率過(guò)大或者過(guò)小對(duì)加劇車(chē)轍的形成。空隙率過(guò)大，在車(chē)輪的反復(fù)碾壓之下，會(huì)使得空隙率有所減小，從而形成壓密型車(chē)轍;當(dāng)空隙率過(guò)小，瀝青在受到高溫作用之后，就會(huì)發(fā)生膨脹，但此時(shí)并沒(méi)有膨脹的余地，從而會(huì)導(dǎo)致瀝青的混合料被瀝青所擠開(kāi)，嵌擠力降低，與此同時(shí)由于溫度的升高，瀝青的粘度也會(huì)隨之降低、潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，抗變形能力也就會(huì)隨之降低。

2.2 外因的影響

（1）交通條件的影響。交通條件主要體現(xiàn)在荷載、車(chē)輛的行車(chē)速度、車(chē)流渠化等幾個(gè)方面。較大的車(chē)流量以及超載車(chē)輛都會(huì)顯著的加劇車(chē)轍的形成。（2）環(huán)境溫度的影響。環(huán)境的影響主要指的是溫度、日照、風(fēng)、雨等幾個(gè)方面。其中歸納總結(jié)起來(lái)，其主要的原因可以劃分為溫度和濕度兩個(gè)方面。

2.3 其他因素的影響

其他因素主要指的就是在施工過(guò)程中對(duì)質(zhì)量的控制，一方面是對(duì)材料質(zhì)量的把控，另一方面則是對(duì)施工作業(yè)質(zhì)量的把控。施工的壓實(shí)溫度、壓實(shí)度、每層瀝青之間的潔凈度、粘結(jié)效果都會(huì)對(duì)路面抗撤職的能力產(chǎn)生影響。對(duì)于同一條高速公路在不同的標(biāo)段，其車(chē)轍狀況往往也就會(huì)呈現(xiàn)出較為明顯的差異，而其主要就是由于施工的質(zhì)量所引起的，其中最為主要的還是對(duì)空隙率的控制，也就是對(duì)壓實(shí)度的控制。

3 車(chē)轍防治對(duì)策

車(chē)轍的產(chǎn)生不僅會(huì)影響車(chē)輛行駛的舒適度，更甚至?xí)?duì)安全留下隱患，同時(shí)還會(huì)縮短道路的壽命，因此為了能夠更好的防治車(chē)轍的產(chǎn)生，提高道路的使用壽命，需要結(jié)合車(chē)轍的影響因素，分別從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)幾個(gè)階段來(lái)提出相應(yīng)的防治措施。

3.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)階段主要是通過(guò)對(duì)路面結(jié)構(gòu)以及材料配比進(jìn)行優(yōu)化而實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)轍的防治的。其中一方面需要改進(jìn)模量設(shè)計(jì)參數(shù)，在傳統(tǒng)中我國(guó)對(duì)混合料的模量常采用參數(shù)通常采用的就是抗壓回彈模量，改模量并不能夠完全的反映出車(chē)輪的實(shí)際受力狀況;因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要逐漸向動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)Ａ哭D(zhuǎn)變，用動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)Ａ縼?lái)逐漸替代靜態(tài)模量。另一方面需要來(lái)增加放映抗車(chē)轍性能設(shè)計(jì)的指標(biāo)，除了現(xiàn)行常用的回彈彎沉值、層底拉應(yīng)力等指標(biāo)之外，還應(yīng)當(dāng)參考國(guó)外的設(shè)計(jì)規(guī)范，增加反應(yīng)路面車(chē)轍的設(shè)計(jì)指標(biāo)，盡可能的減少車(chē)轍病害。修正車(chē)轍試驗(yàn)條件，根據(jù)實(shí)際的情況，在長(zhǎng)陡坡、溫度高、荷載大路段使用更高溫度、更大荷載的試驗(yàn)條件作為參考值。此外還應(yīng)當(dāng)選擇高溫抗變形能力強(qiáng)的瀝青材料與級(jí)配。

3.2 施工質(zhì)量及管理

在施工的過(guò)程中首先需要確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)有效，對(duì)于特殊的路基處需要嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)控?；旌狭系哪繕?biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證需要找到材料類(lèi)型、性能、經(jīng)濟(jì)各方面的一個(gè)平衡點(diǎn)。在施工拌和、攤鋪、壓實(shí)過(guò)程中需要嚴(yán)格的控制溫度。此外還需要控制好壓實(shí)度、均勻度、平整度等，協(xié)調(diào)好平整度與壓實(shí)度之間的關(guān)系，力求達(dá)到最好的抗車(chē)轍性能。最后也是最為重要的一點(diǎn)就是要制定完善的路面施工質(zhì)量管理系統(tǒng)，從而保證施工的科學(xué)性。

3.3 道路運(yùn)營(yíng)期管理

經(jīng)過(guò)以上的分析可知，溫度和荷載是影響瀝青抗車(chē)轍性能的兩大重要因素，所以在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中需要嚴(yán)格的控制車(chē)輛的超載問(wèn)題，需要結(jié)合交通、公安、汽車(chē)、運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)部門(mén)，通過(guò)技術(shù)和政策兩個(gè)方面進(jìn)行結(jié)合，從而達(dá)到控制的目的。此外還可以根據(jù)氣象部門(mén)的高溫預(yù)警，對(duì)于高溫時(shí)段，定時(shí)對(duì)路面進(jìn)行灑水降溫處理，降低路面的溫度，延緩車(chē)轍的形成。另外還可以在高溫天氣采取管制措施，尤其是對(duì)于重載貨車(chē)的控制。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，文章對(duì)瀝青路面車(chē)轍的形成機(jī)理以及形成的過(guò)程展開(kāi)了詳細(xì)的闡述，此外還從內(nèi)因、外因以及其他因素等幾個(gè)方面分析了影響瀝青混合料的抗車(chē)轍性能影響因素。最后文章針對(duì)在設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)這幾個(gè)階段，提出了每個(gè)階段的控制措施。

參考文獻(xiàn)：

[1]路進(jìn).公路瀝青路面病害與養(yǎng)護(hù)處理分析[J].智能城市，2021（9）：93-94.

[2]張敏.瀝青路面車(chē)轍損壞成因及防治對(duì)策研究[D].華南理工大學(xué)，2012.

[3]王軍.抗車(chē)轍瀝青混合料在道路養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2021（4）：25-26.

[4]曹明明，陳金蓉，張洲洋，等.高速公路瀝青路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)分析[J].公路與汽運(yùn)，2021（2）：155-160.