沥青混凝土路面车辙产生原因和防治措施

2011-08-15张汝腾

黑龙江交通科技 2011年5期

张汝腾

(衡水公路工程监理咨询公司)

1 车辙的形成

1.1 压密形变

压密形变是车辆在道路上行驶使道路得到进一步压实而产生的永久性变形。压密形变是有限的，主要由沥青混凝土的施工孔隙率引起。由马歇尔结果引起的孔隙率一般3％～5％，而施工过程中，当要求压实度达到98％时，引起的施工孔隙率为5％～7％，这样沥青混凝土路面在行车荷载的反复碾压下，就会使孔减少，从而产生压密形变。

1.2 侧向流动形变

侧向流动形变是在高温时沥青混凝土路面中沥青软化、粘结力降低，在车轮的反复作用，轮下沥青混合料产生剪切而被挤压到两侧而形成的形变，实质原因是沥青混凝土的粘力和内摩擦角较小。

1.3 车辙的形成过程

(1)初始阶段的压密过程。在沥青路面碾压成型开放交通以后，沥青面层以及各结构层材料中均存在一些空隙，在汽车荷载作用下。仍会有进一步的压密过程。

(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，从而使混合料的网络骨架结构失稳，而向两侧隆起。

(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。

2 施工预防措施

2.1 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、沥青与矿料互相作用的特性，沥青的粘度越高，沥青混合料的粘结力越大，具有的抗剪强度较高。

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。

2.2 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。

2.3 矿料级配

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、颗粒形状良好、表面粗糙、压碎值小、与沥青有良好粘附性的矿料是非常关键的。

矿料的最大粒径、级配组成不同，所组成的沥青混合料强度构成不同，受自然因素的影响也不同。嵌挤型的沥青混合料(如沥青碎石)的强度是以矿料间的嵌挤力和内摩阻力为主，沥青的粘结力为辅而构成，其受温度的影响较小，但透水性大，耐久性差。密实级配型的沥青混合料(如沥青混凝土)的强度是以沥青与矿料间的粘结力为主。矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅而构成，其透水性小，耐久性好，但受温度影响较大。

3 避免产生车辙的方法

3.1 限载

(1)大力宣传《超限运输车辆行驶公路管理规定》。超限运输对公路的破坏已引起业内有关人员的高度重视，交通部为此在2000年发布了《超限运输车辆行驶公路管理规定》，对各类车轴的轴载作出了明确规定。路政管理部门要对《超限运输车辆行驶公路管理规定》广为宣传，以引起全社会的关注，提高司机及车主对超载运输危害的认识，自觉地遵守《超限运输车辆行驶公路管理规定》。

(2)杜绝私自改装车辆。

运输管理部门要采取一定的控制手段，严格限制车辆的改装，限制超重车辆的通行。同时建议汽车生产厂对重型车的研制和生产要结合我国公路的现状，不要盲目提高轴载，以免加速公路的早期破坏。

(3)加强路检力度，依法治理超限运输。路政管理部门要配备先进的检测设备，提高检测效率，加强上路检查的力度，认真贯彻《超限运输车辆行驶公路管理规定》，对违规车辆依法进行必要的处罚，持之以恒地治理超限运输。

3.2 提高粗骨料用量，掺加外加剂，降低沥青用量

目前高速公路一般通过掺加外加材料提高沥青混凝土本身的强度以抵抗永久变形能力，如SBS改性沥青混凝土等，由试验得知当SBS掺加量为3％时辙槽寿命增加了10倍。可采用美国工程兵试验机来进行配合比设计，最大限度地降低沥青含量来提高沥青混凝土的密实度。建议对用于重载车较多的路面的沥青混凝土组成设计进行抗车辙试验，以满足重载车辆对路面的特殊要求。

为了提高路面的抗车辙能力，近几年来我国引来了几种新型沥青混凝土类型，如SMA、SAC等。其主要特点是提高4.75mm粒径以上的矿料成份，使之形成紧密嵌锁的结构，来抵抗永久变形的产生。这在国际上也是沥青混凝土路面发展的趋势。