摘要：結(jié)合某老舊某瀝青混凝土公路車轍病害情況和造成的影響，研究車轍病害檢測方法和車轍深度計(jì)算方法，及車轍病害在初期壓實(shí)、中期變形和后期失穩(wěn)等3個(gè)階段的成因及防治措施，并對瀝青混凝土制配進(jìn)行了深入研究。研究結(jié)果表明：應(yīng)結(jié)合瀝青混凝土工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇最合適的瀝青混凝土類型，提高瀝青路面的密實(shí)度和穩(wěn)定性，才能從根本上減少車轍病害，提高瀝青路面的使用壽命。

關(guān)鍵詞：瀝青混凝土路面；車轍病害；形成原因；防治措施

0 引言

老舊瀝青路面上車轍是在公路投入運(yùn)營后，車輛在路面上行駛逐漸形成的壓痕和沉陷。車轍指標(biāo)是評價(jià)路面是否能正常使用的關(guān)鍵指標(biāo)，也是公路養(yǎng)護(hù)的參考依據(jù)[1]。車轍深度體現(xiàn)了瀝青混凝土的動穩(wěn)定度和永久變形指標(biāo)的變化情況，直觀決定了車輛行駛時(shí)的安全性和舒適性。為避免路面出現(xiàn)車轍病害，可在瀝青混凝土設(shè)計(jì)階段、施工階段和養(yǎng)護(hù)階段強(qiáng)化對抗車轍病害措施的落實(shí)[2-3]。分析瀝青混凝土公路路面車轍病害的原因，提出相應(yīng)的檢測方法和防治措施，對減少車轍病害具有重要意義。

1 車轍病害情況和造成的影響

某瀝青混凝土公路于2012年6月建成通車，于2022年12月進(jìn)行路面檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)其路面出現(xiàn)局部車轍、沉降、大面積龜裂及表層剝落等病害。車轍病害造成的不良影響主要有以下3個(gè)方面：一是路面表層的車轍使得路面平整度變差，直接影響車輛的通行質(zhì)量；二是車轍加深后，影響車輛行駛的橫向穩(wěn)定性，使車輛變道難度加大；三是車轍形成坑槽后，在降水作用下變成水坑，加速路面破壞，危及行車安全[4]。

2 車轍病害檢測方法和車轍深度計(jì)算方法

2.1 車轍病害檢測方法

2.1.1 丈量檢測

為控制車轍病害的進(jìn)一步發(fā)展，2023年2月26日選取其K0+200、K0+554和K0+805部位設(shè)置檢測點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場檢測。檢測時(shí)使用長度為3m的直尺，測量車轍病害的長度和深度，并記錄了檢測數(shù)據(jù)。瀝青路面車轍檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

2.1.2 取芯檢測

在每個(gè)檢測點(diǎn)實(shí)施3次取芯試驗(yàn)、進(jìn)行測量并記錄檢測數(shù)據(jù)，用于比較面層總厚度與原瀝青混凝土的上下層厚度的差異。瀝青混凝土面層厚度檢測數(shù)據(jù)如表2所示。

2.2  車轍深度計(jì)算方法

由于受車輛類型、行車速度和荷載大小等因素影響，公路交通量和軸載等參數(shù)并不能完全反映車轍深度情況[5-6]。因此在進(jìn)行瀝青路面設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要在考慮公路交通量和軸載等參數(shù)的同時(shí)，還要考慮不同地區(qū)、不同氣候條件對車轍深度的影響。車轍深度δ是通過輪下車轍深度D1和車轍兩側(cè)凸起的瀝青材料高度D2直接相加來計(jì)算的，如圖1所示。

3 車轍病害成因及防治措施

3.1 路面變形階段劃分

J6VLmZfGeffKoasIVBlKi8aX5T8m7wYSve9OoH6F3yc=瀝青混凝土路面在高溫和荷載的作用下，瀝青膠漿會發(fā)生流動，并破壞原有的礦質(zhì)結(jié)構(gòu)。瀝青混凝土路面的變形可以劃分為初期壓實(shí)、中期變形和后期失穩(wěn)等3個(gè)階段。

3.2 初期壓實(shí)階段

3.2.1 病害成因

在初期壓實(shí)階段，瀝青混凝土面層還沒有完全壓實(shí)，如果此時(shí)過度追求路面平整度，容易出現(xiàn)車轍問題，且在公路運(yùn)行初期表現(xiàn)更為明顯。如果初期壓實(shí)階段瀝青混凝土的孔隙率比較高（即密實(shí)度欠缺），在交通流量突然增加或高溫季節(jié)到來時(shí)，瀝青混凝土的孔隙率會不斷降低，并在孔隙率降到極限后趨于穩(wěn)定后出現(xiàn)輕微的車轍。

瀝青在瀝青混凝土中所占比例過大時(shí)，路面流動性會增強(qiáng)，加劇了路面永久變形問題?！坝谰米冃危奢d次數(shù)”拋物線呈現(xiàn)為“凸”字形。實(shí)地考察公路的初始車轍情況發(fā)現(xiàn)，其車轍病害位置主要出現(xiàn)在車行道輪胎周圍，其兩側(cè)沒有凸起，中間只有凹面。

3.2.2 防治措施

為防止路面出現(xiàn)車轍病害，應(yīng)控制瀝青混凝土碾壓施工過程[8]。初期壓實(shí)階段不應(yīng)盲目追求路面平整度，而應(yīng)充分考慮路面密實(shí)度，確保瀝青混凝土的孔隙率符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 中期變形階段

3.3.1 病害成因

在公路正常運(yùn)營的中期變形階段，瀝青混凝土呈現(xiàn)出半固態(tài)的狀態(tài)，具有一定的流動特性。該流動特性可將瀝青混凝土中的孔隙填滿，造成瀝青混凝土出現(xiàn)略微的體積變化，直至緩慢變形。隨著時(shí)間的推移，瀝青混凝土開始出現(xiàn)剪切變形，但其壓縮應(yīng)變速率始終保持不變，因此可以將其視作穩(wěn)定狀態(tài)。

瀝青路面滑移類車轍病害，通常呈現(xiàn)出“V”形橫斷面，其在車轍的長期作用下形成，病害范圍較廣，但車輪兩側(cè)的隆起不明顯。主要原因是我國通常使用半剛性材料處理基層，但路面材料多為瀝青混凝土，會在高溫作用下出現(xiàn)流動性車轍。

在夏季高溫作用下隨著車輛的大量運(yùn)行，瀝青混凝土面層受到水平應(yīng)力的影響，沿著行車的方向發(fā)生位移，逐漸形成推移病害。通常瀝青混凝土面層的屈服應(yīng)力可通過拉伸試驗(yàn)測定，但是該試驗(yàn)僅有單軸應(yīng)力。當(dāng)預(yù)測屈服應(yīng)力不準(zhǔn)確時(shí)，可使用屈服準(zhǔn)則進(jìn)行判斷。

3.3.2 防治措施

在中期變形階段，應(yīng)采取瀝青混凝土面層的固結(jié)措施，防止高溫作用下混凝土隨著車輛的長時(shí)間通行受到水平應(yīng)力的影響。為預(yù)防瀝青混凝土路面的中期變形，應(yīng)采用新工藝新材料，例如使用改性瀝青和再生材料等新工藝新材料來提高瀝青混凝土路面的穩(wěn)固性。

3.4 后期失穩(wěn)階段

3.4.1 病害成因

在公路后期失穩(wěn)階段，通常由于重型車輛的荷載過大，達(dá)到了路面穩(wěn)定極限，在長期公路運(yùn)營過程中逐漸超出瀝青混凝土的承載能力，擠壓了原有的粗骨料結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致路面的瀝青、膠漿等材料向車行道自由端流動，此時(shí)路面會出現(xiàn)剪切形變。瀝青混凝土路面損壞時(shí)，車輪對應(yīng)的路面位置會出現(xiàn)下凹，而對應(yīng)路面的兩側(cè)會發(fā)生隆起。特別是彎道區(qū)域，路面在車輪的壓力下向外推擠，造成車道線彎曲。

在后期失穩(wěn)階段，路面病害形式為瀝青混凝土發(fā)生流動，主要在公路交叉口、上坡、轉(zhuǎn)彎等位置出現(xiàn)。由于這些路段車行速度相對較慢，輪胎在接觸路面時(shí)會發(fā)生較大側(cè)向應(yīng)力。在重型車輛行駛路段，車轍會呈現(xiàn)W形橫斷面，這些車轍病害會造成瀝青面層的推移，進(jìn)一步縮短瀝青混凝土路面的使用壽命。

3.4.2 防治措施

在后期失穩(wěn)階段，瀝青混凝土路面已經(jīng)受到嚴(yán)重破壞，應(yīng)當(dāng)徹底根除車轍病害，對損壞路段進(jìn)行翻新處理。在不改變原有瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，選擇適宜的瀝青混凝土級配、控制瀝青用量，生產(chǎn)出適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的瀝青混凝土，采取規(guī)范的瀝青混凝土攤鋪碾壓措施，確保瀝青混凝土路面的穩(wěn)定性和耐久性。

4 瀝青混凝土制配研究

4.1 瀝青混凝土級配

針對原有路面瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)，可選擇4種不同級配的瀝青混凝土進(jìn)行試驗(yàn)。這4種聚合物分別為AC-13F、AC-13C、AC-16和AC-20。瀝青混凝土4種級配如表3所示。

4.2 瀝青用量與孔隙率和流動數(shù)的關(guān)系

流動數(shù)是瀝青混凝土發(fā)生剪切破壞的臨界點(diǎn)即永久變形的起點(diǎn)。該永久變形可分為迅速增加、增速緩慢和急劇增加等三個(gè)階段，流動數(shù)是永久變形第三階段的起點(diǎn)，即迅速破壞的起點(diǎn)。

通過三軸荷載試驗(yàn)，研究瀝青混凝土的流動數(shù)受不同溫度和水平應(yīng)力的影響。對比上述4種級配瀝青混凝土的流動數(shù)變化情況，分析影響流動數(shù)變化的因素。該試驗(yàn)選取40℃、50℃、60℃三種溫度，水平應(yīng)力為0.7MPa、0.8MPa、1.0MPa。經(jīng)試驗(yàn)，溫度為40℃、水平應(yīng)力為0.7MPa時(shí)，得出3BdXErQlgk0ws6cgQj/1VQ==的瀝青用量與孔隙率和流動數(shù)的關(guān)系如表4所示。

根據(jù)表4可知，在相同孔隙率條件下，瀝青用量占比越大，瀝青混凝土的流動數(shù)越??；而在相同瀝青用量條件下，孔隙率越大，瀝青混凝土流動數(shù)越小。

4.3 瀝青混凝土溫度與應(yīng)力和流動數(shù)的關(guān)系

采用荷載試驗(yàn)法，得出不同溫度、加載應(yīng)力條件下，瀝青混凝土流動數(shù)的變化情況。瀝青混凝土不同溫度的應(yīng)力和流動數(shù)如表5所示。根據(jù)表5可知，相同應(yīng)力作用下流動數(shù)隨著溫度的升高而降低，相同溫度作用下流動數(shù)隨著水平應(yīng)力的增加而降低。

5 結(jié)束語

當(dāng)公路瀝青混凝土出現(xiàn)塑性形變時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行屈服點(diǎn)檢測，按照L19aa+w5609px83AYSbA/A==瀝青混凝土實(shí)際變形量畫出拋物線，以此為依據(jù)劃分車轍的不同階段，并預(yù)測路面后期失穩(wěn)的破壞形式。通過研究瀝青路面病害問題，在瀝青面層施工前，先實(shí)地考察當(dāng)?shù)貧夂驐l件，選擇最合適的瀝青類型，使用添加了抗車轍劑的改性瀝青混凝土，以提高瀝青路面的穩(wěn)定性，從而延長公路的使用壽命。

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