沥青路面车辙检测_沥青路面车辙成因及防治措施
时间：2019-02-03 03:35:10 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 沥青道路车辙病害是在交通荷载和高温气候的作用下，沥青混合料粘塑性变形累积的结果，是外因和内因综合作用的结果。本文对沥青道路车辙病害的成因及防治措施，进行了简要的分析和探讨。
关键词： 沥青道路 车辙病害 成因 防治措施
1.引言
近几年，随着我国公路建设的发展，沥青路面以其诸多优势特点，被广泛应用到高等级公路建设中，但是路面的一些问题却不容忽视。在各种因素的影响下，不可避免地出现了裂缝、车辙、沉陷、坑槽、唧泥、泛油、波浪、拥包、表面磨光、松散剥落等诸多病害，使大部分设计年限为15年的沥青路面在短短几年内就遭受到不同程度的损坏，严重影响了公路的正常运营。在诸多病害中，车辙是比较严重的一种，本文就其成因及相应的处理方法做初步探索。
2.车辙病害的类型及形成过程
2.1车辙病害的类型
根据沥青路面的车辙形成机理，可分为三大类型：磨耗型车辙、结构型车辙、失稳型车辙（见图1、图2、图3）。
2.1.1磨耗型车辙。
由于沥青路面结构面层材料在车轮磨耗和自然环境作用下持续不断地损失形成。
在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落；在冬季路面铺撒防滑料(如：砂)时，磨损型车辙会加速发展。此外，汽车使用防滑链和突钉（胶钉）轮胎时会使其加速发展。
2.1.2结构型车辙。
交通荷载反复作用下，路面结构产生整体永久变形而形成的结构型车辙。常起源于路基及碎石基层变形的积累。这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足，在交通荷载反复作用下产生向下的永久变形、作用或反射于路面。
2.1.3失稳型车辙。
沥青路面结构层在交通渠化作用下，当沥青混合料高温稳定性不足时，由于材料的粘性流动变形而形成。绝大多数车辙是由于在交通荷载产生的剪切应力的作用下，路面层材料失稳，凹陷和横向位移形成的。此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。一般出现在车辆轮迹的区域内，当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力，特别是重载车辆高频率通过，路面反复承受高频重载时，极易产生此类车辙。此外，在高速公路的进出口，交费站或一般公路的交叉路口等减速或缓行区，这类车辙较为严重。因为这些地区车速较低，交通荷载对路面的作用时间较长，易于引起路面材料失稳、横向位移和永久变形。
三种车辙类型如下图所示：
车辙的形成可简单地划分为三个阶段。
2.2.1初始阶段的压密过程。
沥青路面碾压成型前是由骨料、沥青、空气组成的经均匀拌和的松散混合料，经碾压，骨料被强行排列成一定的骨架结构。在沥青路面碾压成型开放交通以后，沥青面层及各结构层材料中均存在一些空隙，在汽车荷载重复搓揉作用下，混合料仍会有进一步的压密过程。
2.2.2沥青混合料的流动过程。
高温下的沥青混合料处于以粘性为主的粘弹性状态，在车轮荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，路面受载处出现压缩剪切变形，从而使混合料的网络骨架结构失稳，而向两侧隆起。
2.2.3矿质集料的重新排列及矿质骨架的破坏。
高温下处于半固体状态的沥青混合料，由于沥青及沥青胶浆在荷载作用下的流动，此时矿质骨架逐渐成为荷载的主要承担者，再加上沥青的润滑作用，矿质集料会产生错动，促使沥青及胶浆向其富集区流动，从而使混合料的网络骨架遭受破坏。
3.车辙病害产生原因的分析
沥青车辙病害是在交通荷载和高温气候的作用下，沥青混合料粘塑性变形累积的结果，也是外因和内因综合作用的结果。对于车辙病害的研究表明，约40%是由沥青引起的，主要是沥青的高温粘度和用量。另外，60%由沥青混合料中的非沥青因素引起，也就是原材料、级配和工艺的函数。
3.1外因
3.1.1荷载。
车辆荷载的作用下沥青路面产生的变形包括弹性的、粘弹性的和粘塑性的三类。渠化交通使不可恢复的粘塑性变形和来不及恢复的粘弹性变形得以累积而形成车辙，所以交通量对车辙的影响包括作用次数和作用间歇时间两个方面。
现实中超载现象非常严重，这对沥青路面的影响比交通量还要大，轴重超载往往会造成变形的不可恢复性，因此对超载要严格控制，这也是我国目前路面破坏的主要原因。
3.1.2温度。
低温时沥青趋近弹性体，微小的变形可以忽略不计，但在一定的高温条件下，当足够的荷载作用时变形就非常明显了，这时的变形主要包括粘弹与粘塑两部分。我国很多地区夏季炎热，为路面病害垫定了温床，因此这也是我国车辙病害高发的原因之一。
3.1.3碾压。
压实质量不足是当前产成车辙病害的主要原因。从现场的取样试件检验分析发现，45℃、0.7MPa下的压实度达0.917（以马歇耳75次击实为标准）；保温松散后重塑，轮碾成型后压实度可达0.98；轮碾搓揉成型后压实度可达0.98―1.0，由数据可以证明压实度和压实方式对车辙的影响是很显著的。
3.2内因
3.2.1沥青。
沥青对车辙的影响主要体现在两个方面。
3.2.1.1沥青粘度。沥青粘度对车辙具有显著的影响，我国南方习惯上喜欢采用的沥青标号要稠一些，标号不同与北方，针入度要差1―2个等级。由于针入度是条件粘度，同标号的沥青抗车辙能力并不相同，因此在经验指标体系中用软化点来补充针入度的不足。此外，因为蜡对沥青的影响相对较大，所以在石蜡沥青中又补充了一个含蜡量指标。
3.2.1.2沥青用量。沥青用量是沥青对车辙另一个显著的影响因素。过多的沥青用量将在沥青混合中形成游离的自由沥青，在高温条件下因荷载作用会发生明显的粘性流动变形。即使沥青的用量控制精度甚高，也必须严格控制混合料的配合比。
3.2.2集料。
由于集料方面问题导致的沥青车辙病害占车辙病害总量的60%。集料导致车辙病害主要从如下三种方式发挥作用的。
3.2.2.1集料的形状。针片状含量偏大导致压碎值过大，在荷载作用下就很容易发生变形。
3.2.2.2集料的规格。虽然沥青路面施工规范给出了粗集料、石屑的规格要求，但是由于筛分工序不严，超规格现象仍然常有。这就使原来设计合理的配合比大打折扣，因此影响了混合料的承载能力，对车辙的产生留下了隐患。
3.2.2.3集料供应的稳定性。多家小规模的集料供应商，其生产的原料质量规格不一，使混合料的性能显著降低，导致车辙的易发性。
3.2.3级配。
级配的影响是重要的，也是复杂的。级配是决定混合料组成结构的最重要因素，对于抗车辙而言，需要一个高温下即使沥青处于完全粘性流动状态下，也能够保持稳定的骨架结构。大量研究表明稳定的骨架结构应满足的一个极限条件是沥青混合料的最小空隙率为3%-4%。
4.沥青路面车辙病害防治措施
4.1沥青路面车辙病害判断标准――车辙的深度
按车辙深度，将车辙分为以下四个等级。
①轻微(5.08―6.35mm)；
②低浅(6.35―12.7mm)；
③中等(12.7―25.4mm)；
④严重(>25.4mm)。
在实际测定车辙时多以引起“水滑”为根据(水滑现象指路面积水，形成水膜将轮胎与路面隔开而产生的浮滑现象)，确定车辙的允许深度。而且，确切的车辙的允许深度还要从两个方面考虑：①路面结构；②安全。
因此，可以认为车辙的允许深度标准为：
①从路面结构和功能上讲应为19―20mm；
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 ②从行车安全上讲应为l0mm；
③车辙的斜率。
即车辙深度与其宽度的比值不得超过2％，否则将破坏车辆在路面的行驶平顺性。
4.2车辙的测定
车辙深度的测定方法分为静态法和动态法两大类。静态法包括：量杆和水准仪法、量线法、长直尺法、短直尺法及表面深度仪法等。动态法包括：超声波和红外线测定，以及35mm摄影法。
35mm摄影法测定车辙深度：首先用35mm摄影系统在路面上投射一条横越整个路面的车辙轮廓标线，以显现路面横断面的轮廓。然后，将标线所显示的轮廓拍摄成像，并由计算机算出该标线在所选定的坐标系内的位置。再从路面横断面轮廓顶面上拉过一条测量线，模拟静态法中使用的量线(见图4)。测定轮廓标线与该测量线间的垂直距离，即可确定车辙的横断面轮廓和各点的深度。这一方法通常称为标线法。显然，测出整个车辙的横断面轮廓比单纯的测量车辙深度要好得多。测绘出车辙横断面的轮廓，不仅可以知道车辙的形状和任一点的深度，而且可以确定路面纵向变形的横向位置，从而准确地分析出产生车辙的主要原因，以确定和选用最合适的处理方法和工艺对车辙加以处理。
4.3预防措施
4.3.1粗集料应粗糙且有较多的破碎裂面。
密级配沥青混凝土中的粗集料应形成良好的骨架作用，细集料充分填充空隙，沥青混合料稳定度及流值等技术指标应满足规范要求。高等级道路应进行车辙试验检验；稳定度对高速公路和城市快速路不小于800次／mm，对一级公路和城市主干路不小于600次／mm。
4.3.2根据当地气候条件按《沥青路面施工及验收规范》选用合适标号的沥青，针入度不宜过大。
4.3.3施工时，必须按照有关规范要求进行碾压，基层和沥青混合料面层的压实度应分别达到98％、95％、96％。
4.3.4对于通行重车比例较大的道路，或起动、制动频繁、陡坡的路段，必要时可采用改性沥青混合料，提高抗车辙能力，但在选用时，需兼顾高低温性能。
4.3.5道路结构组合设计时，沥青面层每层的厚度不宜超过混合料集料最大粒径的3―4倍，否则较易引起车辙。
4.4治理方法
4.4.1如仅在轮迹处出现下陷，而轮迹两侧未出现隆起时，则可先确定修补范围，一般可目测或将直尺架在凹陷上，与长直尺底面相接的路面处可确定为修补范围的轮廓线，沿轮廓线将5―10cm宽的面层完全凿去或用机械铣削。槽壁与槽底垂直，并将凹陷内的原面层凿毛，清扫干净后，涂刷0.3―0.6kg／�口粘层沥青，用与原面层结构相同的材料修补，并充分压实，与路面接平。
4.4.2如在轮迹的两侧同时出现条状隆起，应先将隆起部位凿去或铣削，直至其深度大于原面层材料最大粒径的2倍，槽壁与槽底垂直，将波谷处的原面层凿毛，清扫干净后涂刷03―0.6kg／�的粘层沥青，再铺筑与面层相同级配的沥青混合料，并充分压实与路面接平。
4.4.3若因基层强度不足、水稳性不好等原因引起车辙时，则应对基层进行补强或将损坏的基层挖除，重新铺筑。新修补的基层应有足够强度和良好的水稳性，坚实平整。如原为半刚性基层，可采用早期强度较高的水泥稳定碎石修筑，但其层厚不得小于15cm，修补时应注意与周边原基层的良好衔接。
4.4.4对于受条件限制或车辙面积较小的街坊道路，可采用现场冷拌的乳化沥青混合料修补。在施工过程中应注意环境的污染，要达到绿色环保施工。
5.结语
近年来，我国公路交通量增长非常迅猛，往往远远地超过了设计预期增长速度，高速公路重车比例在不断提高，车辆超载超限现象非常普遍，这种交通条件对路面的破坏作用非常严重，尤其会导致路面车辙的产生。我们应该重视车辙问题，在施工过程中时刻牢记对各种病害的防治，在不断总结施工经验和研究的同时，积极引进国际先进的防治车辙的新工艺、新技术及新材料，为我国的交通事业腾飞奠定良好基础。
参考文献：
［1］王哲人.沥青路面工程.北京：人民交通出版社，2005.
［2］姚祖康.道路路基和路面工程.上海：同济大学出版社，1994.
［3］徐培华.高等级公路路基路面养护技术.北京：人民交通出版社，2003.
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