沥青路面车辙预防探讨

刘德宾 廘俊鹏（ 西安市公路勘察设计院，陕西 西安 70065； 西安公路管理局，陕西 西安 70003）

车辙—在车辆荷载作用下所产生的永久性变形，是沥青混凝土路面常见病之一，影响行车舒适性。西安公路局拌合厂经过多年实践总结出一些预防沥青路面车辙的经验。 现以2008年西安公路局G108 养护工程5cmAC-16F 型沥青混凝土面层（以下简称G108 工程）为例，介绍预防沥青混凝土路面车辙的措施。

1 车辙成因调查及分析

车辙成因较多—路基稳定性差、基层强度不足、面层与基层间存在软夹层、交通密度大、车载超负荷、施工环境等因素的影响。

1.1 沥青混合料质量

沥青混合料的原材料质量、沥青混合料的拌合质量及其配合比设计均决定着沥青混合料质量。

⑴原材料质量

①沥青：沥青结合料是决定沥青路面质量的主要材料。沥青高温稳定性差，高温时，路面在重载车辆作用下极易产生挤压变形。 沥青低温粘结力不足，在低温季节，面层会在车辆的作用下产生脱落或者剥离现象。

②粗集料：粗集料在混合料中起骨架作用，其质量决定沥青面层抗车辙的能力。

（a）粗集料强度不足、针片状含量过大，施工中就会产生碾压破碎；在沥青混凝土路面施工中，通过钻孔取芯会发现许多扁平的粗集料被碾压断裂，特别是经过振动碾压的沥青混凝土路面尤为突出。

（b）颗粒变化会影响混合料级配；对一些石料场进行跟踪，发现粗集料在料场就出现了离析现象，碎石机安放在高高的山坡上，所破碎的集料从上向下倾倒，底部的集料颗粒偏粗，顶部集料颗粒偏细。 如果不将这种矿料在上机前进行二次搅拌，那末，所生产的混合料将很难保证设计级配。

（c）粗集料的矿物质成分对混合料的质量至关重要，决定沥青与矿料的结合力。

③细集料：目前，沥青混合料中的细集料多半选用的是河砂和石屑。石屑由于在开采碎石中夹杂了大量的地表土等杂质。

④填料：矿粉的比表面积较大，故其对沥青混凝土质量至关重要。

⑵沥青混合料的配合比设计

① 空隙率较大。 沥青混凝土是由4个部分组成，即矿料、结合料、气体和水，其中水分对沥青混合料是有害而无益。 空隙率大，损坏沥青与集料的结合。 水分渗到路面基层时，会在基层表面形成一个易损界面，降低沥青混凝土与基层的粘结力。 空气进入混合料会致沥青老化。

②沥青混合料技术指标确定。 混合料的技术指标要结合路基和基层的强度、刚度及交通流量、以及自然环境等因素进行必要的控制。

⑶混合料拌合级配

沥青混合料搅拌是决定其质量的重要一环。就目前而言，沥青混凝土拌合楼大部分为4～5个热料 仓，对0～26.5mm的13 档 集 料，一 般 分2.36mm、4.75mm、13.2mm、16mm、19mm 粒 径仓。

1.2 沥青混凝土面层施工

车辙的产生不仅和混合料的质量有关、而且与混合料的摊铺厚度的均匀程度、压实度、平整度等质量指标均有着密切的关联。

⑴混合料运输

①混合料装车应按车辆长短，前后多次移动，分层装料；不能在同一部位一次装满，避免混合料载装车时产生离析现象。

表1 沥青混合料设计空隙率建议值

②混合料运输车辆：车型小不易保温，车况差易出现机械故障，延长了运输时间，降低了混合料温度，致混合料不易压实。

③运料驾驶员质量意识差：个别运料车驾驶员装上混合料后，不及时将混合料运输到工地，而是在途中休息、就餐等，延误运输时间。

⑵混合料摊铺

①摊铺机性能不稳：其功率、摊铺能力和运输车辆及拌和楼的出料能力不匹配，造成混合料在工地堆放时间过长和等待混合料现象。

②车辆与摊铺机的配合不到位：运输沥青混凝土的车辆由于驾驶人员技术生疏，和摊铺机配合不到位，经常出现车辆碰撞摊铺机，或者由于刹车、转向和摊铺机配合不当而影响摊铺机的正常行进速度，导致沥青混凝土摊铺厚度、密实程度不均匀，进而在车辆荷载作用下产生车辙。

③摊铺机的行进速度不稳定：摊铺机的行进速度对沥青混凝土摊铺时的密实程度有影响，速度过快，所摊铺的沥青混凝土表面就比较粗糙，密实度相对较低，并易产生混合料离析现象，极易产生脱落式车辙。

⑶压实：压实要注意两个环节，即压实机械适用性、碾压及时性。

①压实机械：现在沥青路面工程施工所配备的压实设备基本上分为两种类型，一是振动钢轮压路机，一是胶轮压路机。 从大量的施工现场可以看到，沥青路面压实基本采用钢轮稳压、振动初压、胶轮复压、钢轮终压收面4 步。 采用钢轮压路机振动碾压，有大量的粗集料碎裂现象，影响质量、寿命。如不采取振动碾压，则压实度难以保证；

②碾压时间：沥青混合料一经摊铺，因扩大了沥青混合料与外界的接触面积，其温度降低较快。如不及时碾压，会因温度降低、沥青的粘结力增大而增加碾压密实的难度。

表2 5cmAC-16F 型沥青混凝土面层混合料目标配合比

⑷交通管制：沥青混凝土路面施工完成后，混凝土温度未降低就开放交通，致热沥青混凝土在行车作用下立即产生纵向车辙。

2 预防车辙的措施

沥青混凝土路面施工是一个有机的系统工程。沥青混凝土路面施工前应在确保基层质量合格的前提下，认真清理基层表面，搞好透层、封层（或粘层）施工质量。

2.1 路面材料 G108 工程选用材料如下：

⑴沥青 选用韩国SK-90，其针入度86（0.1mm）；延 度 （5cm/min10℃）78cm,（5cm/min15℃）109cm；软化点 （环球发）47℃；闪电251℃；燃点335℃；

⑵粗集料选用泾阳孟塬碎石厂生产的各种规格粗集料。

10～20mm 碎 石，压 碎 值13%；磨 耗 值15.7%；针片状含量6.4%；小于0.075mm 含量0.2%；。 其颗粒组成详见表2。

10～15mm 碎石，小于0.075mm 含量0.3%；压碎值15%；针片状含量10.2%；磨耗值17.6%；其颗粒组成详见表2。

5～10mm 碎石，小于0.075 含量0.8%；针片状含量5.0%；其颗粒组成详见表2。

⑶细集料 石屑选用泾阳孟塬碎石厂生产的石屑，要求碎石生产中，先将土质山皮进行彻底剥除，清理腐殖质（各细集料的颗粒组成详见表2）。

⑷填料选户县大王水泥厂用3～5mm 碱性碎屑研磨生产的矿粉（颗粒组成详见表2）。

⑸外添剂无。

2.2 确定设计技术指标

目前，沥青混凝土主要设计技术指标有稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度、动稳定度等。

⑴空隙率：空隙率小可减少空气、水分进入混合料间。 空隙率过小会致混合料的抗车辙能力降低，一般控制在一定的范围（2%～5%）。

为了确保混合料适用工程实际质量要求，根据多年施工经验，现将弯沉代表值在35～38（0.01mm）之间下卧层上面的沥青混凝土空隙率控制数据供大家参考。

⑵稳定度(试件成型双面击75 次) ：沥青混合料的稳定度应和施工路段的交通流量、车载吨位、路面基层弯沉值及其所在路面结构位置等相关联。建议：

①铺筑高速公路的沥青混合料试件的马歇尔试验稳定度选择在12～15KN；上面层取下限，下面层取上限（下同）。

②国省干线马歇尔试验稳定度宜选择在10～

13KN；

③地方干线公路的马歇尔试验试验稳定度选择在7～10KN；

⑶流值要求：流值是马歇尔试验中相对最大荷载时的竖向变形；其现阶段主要用路面弯沉代表值来确定，并与交通量、公路等级、设计年限相关。建议：

高速公路沥青混凝土马歇尔试验的流值

F—设计混合料流值;单位0.1mm；

L—实测路面基层弯沉值的代表值,单位0.01mm（下同）；

国省干线流值取高速公路流值的1.1 倍；地方干线流值取高速公路流值的1.2 倍。

⑷油石比：沥青饱和度控制在70%～80%。沥青饱和度主要取决于交通量和路面基层的强度。即路面弯沉代表值应和沥青饱和度成一定比例关系：

表3 5cmAC-16F 型沥青混凝土技术质量指标

表4 G108 养护工程AC-16F 沥青混凝土面层混合料生产配合比

这样计算所得的沥青饱和度是一个定值，可作为沥青混合料配合比设计控制指标。 实际施工中，通过基层弯沉检测的代表值和平均值也可计算出沥青饱和度的控制范围，但不得超过前述规定范围值；

⑸粉胶比：小于0.075mm 料含量与沥青等胶结材料含量的比例。 一般控制在1～1.6。

AC-13F 沥青混凝土粉胶比为

AC-16F 沥青混凝土粉胶比为

j—粉胶比（无量纲）。

⑹动稳定度：应符合沥青混凝土路面施工技术规范的要求。

沥青混凝土流值和沥青饱和度的确定不但要抗车辙，而且要抗裂缝和推移等病害产生。

2.3 配合比设计

根据拟定混合料的各项技术指标，通过配合比设计试验来寻求达到各项技术指标的混合料的矿料级配和沥青的含量。 G108 工程混合料的目标配合比级配见表2。 各项技术质量指标详见表3。

2.4 生产配合比调试

目标配合比试验所得各项技术指标应与理想值相接近，否则应进行重新设计。

正式生产混合料前，应加大试验抽检频率，取有代表性的混合料，进行混合料各种技术指标检验试验。 通过大量的试验检测，确定G108 工程5cmAC-16F 型沥青混凝土面层混合料的生产配合比见表4。

G108 工程，混合料矿料生产配合比级配的各项技术质量指标基本符合理想值要求（详见表3）。

2.5 严格混合料拌制工艺

沥青混凝土拌合从集料的均匀程度、比例到集料、沥青加热温度控制、油石比控制、拌合温度控制、拌合时间控制均要进行严格的、经常性的检查。沥青混凝土拌合楼会由于集料颗粒不稳定产生大量的溢料、待料现象，必须根据料场储料的实际情况进行处理。

2.6 严把施工工艺关

沥青混凝土路面施工质量关系路面使用质量，应从验收下卧层开始，到混合料摊铺、碾压，严格工序质量检查验收。

3 检查和考评

G108 户县段养护工程路段重车密度较大。 大量的碎石运输车辆，载重均在30t 左右；而2008年铺筑的5cmAC-16F 型沥青混凝土面层经过1年使用，未出现车辙及其他任何病害。

4 结语

沥青混凝土路面车辙的预防主要取决于沥青混凝土的质量。但其他施工环节的工艺质量也不能够放松。

[1]中华人民共和国交通部.《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006 北京：人民交通出版社，2006.

[2]中华人民共和国交通部.《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-20047 北京：人民交通出版社，2004。

[3]中华人民共和国交通部.《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000 北京：人民交通出版社，2000.

[4]胡长顺、黄辉华等.《高等级公路路基路面施工技术》北京：人民交通出版社，2000.