如何防治沥青路面出现车辙的措施与探讨

罗井泉 李艳萍

摘要:沥青混凝土路面具有表面平整、接缝少、行车舒适、耐磨、低噪声、施工期短、养护维修简便等优点,已广泛应用于我国高等级公路。本文分析了沥青路面车辙形成的机理和车辙的成因,并提出了相应的防治措施。

关键词:沥青路面;车辙;高等级公路

1 前言

随着我国经济的发展,交通量不断增大,轴载明显增加,给沥青路面带来了明显的早期损害。“车辙”是早期损害中最普遍的现象之一,严重影响行车质量,降低沥青混凝土路面的使用寿命,有时还引发交通事故。因此,改善沥青混凝土路面的质量,减少其早期损害,越来越受到人们的重视。实践表明,车辙使路面性能降低,是导致路面损害最主要的原因。

2 沥青路面车辙的三种机理

2.1 由于荷载作用超过路面各层的强度。发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久性变形。成为结构性车辙。这种车辙的宽度较大,两侧没有隆起现象。横断面成v字形。

2.2 沥青混凝土的侧向流动变形.在高温条件下,车轮辗压的反复作用,荷载应力超过沥青混合料的稳定度极限,使流动变形不断累积形成车辙叫做沥青混合料的流动性车辙或失稳性车辙。一方面是车轮作用,部位下凹。另一方面车轮作用甚少的车道,两侧反而向上隆起。在弯道处还明显向外推挤,车道线及停车线因此可能成为变形的曲线。无疑这部分车辙将取决于沥青混合料的流动特性。

2.3 冬季埋钉轮胎形成的磨损性车辙。在我国由于基层基本上是半钢性基层,车辙基本上都属于沥青混合料的流动性车辙。对这种车辙可以说没有有效的维修方法。只有采用新的材料或将原有材料再生改造以更换产生车辙的层次。

另外还有一种在国外较少发生.在我国却常常发生的车辙。它是由于沥青面层本身的压密造成的。这是非正常的车辙。尤其在我国有些高速公路施工时没有很充分的压实。过分追求平整度。在降低温度后碾压。造成压实度不足。致使通车后的第一个高温季节混合料继续压密。在交通车辆的反复碾压作用下,空隙率不断减小,达到极限的残余空隙率后才趋于稳定。它一方面产生压实变形。同时平整度迅速下降.甚至形成明显的车辙。这种车辙两侧没有隆起,只有下凹。成为V字型或w型。这是由于施工不良造成的非正常情况的车辙。从这个角度出发.为减少车辙最重要的一点是施工过程中加强碾压。切忌片面追求平整度。而放松压实。保证压实度使空隙率控制在标范围内.这是非常重要的。

3 车辙产生的原因

半刚性基层路面的车辙主要产生于沥青混凝土面层,而产生车辙的主要原因是沥青混合料的高温稳定性不足,在车辆的重复荷载作用下产生变形累积。影响沥青混合料高温稳定性主要是沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。通过沥青类型、沥青用量、矿料级配、颗粒形状及表面特性、沥青混凝土空隙率等多方控制可以有效提高沥青混合料的高温抗剪切能力及内摩阻力。

3.1 沥青类型

沥青混合料的抗剪切能力主要取决于沥青混合料的粘结力和内摩阻力,影响沥青混合料粘结力的因素主要是沥青粘度、沥青用量、沥青与矿料相互作用的特性,沥青的粘度越高,沥青混合料的粘结力越大,因而具有较高的抗剪强度。

沥青类型应根据环境气候、交通条件等合理选用,尤其是气温高、渠化交通的道路应选用较粘稠的符合重交通沥青技术要求的优质沥青和改性沥青。从沥青品质及路用性能来看,进口沥青稍优于国产沥青。

3.2 沥青用量

混合料的粘结力与沥青用量有关,用量越大,矿料颗粒间游离的自由沥青越多,矿料周围的沥青膜越厚,混合料的粘结力越低。反之,沥青不能完全裹覆矿料颗粒界面也影响沥青混合料的粘结力,同时混合料缺乏应有的工作度,难以压实,且易出现松散、离析现象。

为了提高沥青混合料的粘结力,除采用高质量的沥青外,严格控制沥青的合理用量是很关键的。沥青用量必须严格按马歇尔试验指标,并综合考虑气候条件、交通类型,公路等级等因素,同时进行混合料的残留稳定度和动稳定度检验,并对拟定的配合比进行车辆的试验,合理确定最佳的沥青用量。

3.3 矿料级配、颗粒形状及表面特性

沥青混合料的嵌挤力和内摩阻力主要取决于矿料级配、颗粒形状及表面特性、沥青用量等。为使沥青混合料的内摩阻力增大,满足抵抗永久变形的能力,除采用最佳的沥青用量外,采用洁净、具有良好的颗粒形状、表面粗糙、压碎值小、与沥青有良好的粘附性的矿料是非常关键的。

3.4 空隙率

空隙率对沥青混凝土的耐久性和热稳定性均有影响,从耐久性角度出发,希望其空隙率尽可能减小,从热稳定性角度来讲,其空隙率又不能太小,当然空隙率较大对热稳定性也不利。空隙率对沥青混合料的抗车辙性能有一临界值,偏离这一临界值越多其抗车辙能力降低越大。4%的空隙率最接近临界值。马歇尔试验法决定沥青用量时,空隙率是一个关键的指标,同时又是一个不易控制的指标。马歇尔试验时不仅要求尽可能测试准确,同时应综合考虑矿料空隙率、沥青所占的空隙率和剩余空隙率的分配问题。在施工时,保证沥青混凝土良好的压实,对改善沥青混凝土面层的抗变形能力是很有帮助的。

4 沥青混凝土路面车辙的防治措施

4.1 提高基层强度和刚度

尽量采用无机结合料稳定粒料来作为半刚性基层材料。无机结合料稳定粒料的强度和刚度都很高,具有板体性、水稳定性、抗裂性、一定的抗冻性和良好的力学性能,对车辙的影响很小。

4.2 提高车辙试验的指标

针对我国现行车辙试验规范值偏小的情况,我们在沥青混凝土配合比设计时应有意识地提高混合料中车辙试验的动稳定度值标准,以减少车辙的产生。

4.3 控制混合料的质量

选用粘度高、针入度小、软化点高、含蜡量较低的优质石油沥青;选用改性沥青,提高混合料的粘结力;采用满足规范级配要求的粒径较大的碎石(尖锐棱角、粒糙表面和良好的级配)、碎石含量较多的沥青混合料,严格控制针片状含量;将矿粉用量与沥青用量的质量比控制在1.0～1.2,天然砂的含量<15%或采用机制砂;严格控制沥青用量,尤其不要过量;沥青混合料施工压实度必须满足规范要求;尽量选择粗颗粒含量稍高、细颗粒含量适宜的级配。

4.4 施工工艺控制是沥青混凝土路面的关键

沥青混凝土路面施工,从目标配合比到生产配合比,到配合比的验证,工程技术人员应完成全部试验,认真分析数据,保证级配好、油石比最佳。

为了确保沥青路面的混合料级配、油石比、压实度、平整度、抗滑指标,施工中监理应掌握拌和站控制室的数据,了解各集料、沥青、矿粉的用量,从而控制混合料的级配、油石比。

路面摊铺碾压时,应掌握熨平板的振级,从而保证松铺系数可靠,压实厚度足够,减小车辙深度为保证平整度好,应在试验段确定碾压方式,施工中严格控制碾压l方式,临理应认真控制,甚至对碾压遍数进行计数,从而保证可靠的压实度,好的平整度。

对于抗滑指标是混合料自身俘在的纹理性能,不应牺牲压实度片面追求。施工中,往轮碾上喷洒水的时候,要注意控制喷洒量,以防降低混合料温度,要采用雾状喷洒器。在混合料接缝处或冷热搭接处,要采用横缝横压。

5 结束语

综上所述,产生车辙的因素很多,要减少车辙,必须从设计到施工全面控制好质量,在修筑沥青路面时,应先从选用优质材料入手并采用合理的施工工艺,以求得满足抗车辙要求的沥青路面是不难实现的。