沥青路面车辙形成机理及防治措施

李秀凤LI Xiu-feng；景铎JING Duo

（黑龙江职业学院，哈尔滨 150080）

（Heilongjiang Polytechnic，Harbin 150080，China）

0 引言

沥青路面的主要破坏形式之一是路面产生车辙，在高温季节里，一般情况下比较容易发生车辙现象。沥青面层在行车荷载的反复作用下，进而在一定程度上被碾压密实，沥青面层经过反复的挤压，进而导致轮迹带不断下沉。在剪应力的作用下，路面的内部材料发生横向的流动，在一定程度上使得中间和两侧出现凹陷和隆起，进而在路面层形成波峰和波谷。道路本身及道路的使用性能受到车辙的危害和影响。

1 车辙形成机理分析

1.1 初始阶段的压密过程 碾压混凝土路面前，沥青混合料由沥青、集料，以及空隙组成，因而混合料比较松散。通过压路机对沥青混合料进行碾压，沥青与矿粉组成的胶浆以及半流状态的沥青在高温条件下被挤进矿料的间隙内，在强力排挤的作用下，集料进一步形成骨架结构。经压路机碾压成型后，松散混合物投入使用，在车辆荷载的作用下，沥青混合料在初期阶段被进一步压实，进而在一定程度上形成微小的永久性变形。

1.2 沥青混合料的流动 在沥青混合料中，沥青与矿料形成的沥青胶浆和自由沥青，在车辆荷载和高温的共同作用下首先发生流动，随之发生沥青混合料的流动性变形。

1.3 矿料骨架的重新排列及破坏 自由沥青和胶浆在荷载和高温的共同作用下首先发生流动，这时，由于沥青混合料依然处于半凝固状态，所以荷载通常情况下由混合料中粗、细骨料构成的骨架进行承担。随着温度的升高，汽车荷载的增加，在荷载的直接作用下，沿着矿料间的接触面硬度较大的矿料颗粒发生相应的滑动，在一定程度上，导致沥青和胶浆流向富集区域，进一步产生流动性变形。

2 沥青路面车辙内因分析

2.1 路面结构的影响 随着沥青路面厚度的增大（在一定的厚度范围内），永久变形也会出现相应的而增加。对沥青路面通过采用刚性基层或半刚性基层材料进行相应的处理，在抗剪切变形和高温稳定性方面，由于刚性基层或半刚性基层都具有很强的能力。因此，在路面面层容易发生沥青路面的车辙现象，相对来说，其他层产生车辙的比例比较小。

2.2 集料性质的影响 沥青混合料的耐热性在一定程度上受到集料性质的影响和制约，这种影响通常情况下，通过集料与沥青相互作用进行显示。由于集料与沥青在一定程度上产生相应的吸附作用，进而沥青混合料抵抗变形能力大大提高。沥青混合料的抵抗变形能力和强度随着沥青内聚力的增大而逐渐增强。

2.3 沥青混合料塑性的影响 通常情况下，路面的抗剪强度与混合料的塑性存在某种关系，通常情况下，塑性与抗剪强度成反比。抗剪强度随着塑性的减小而逐渐增大，同时，抗变形能力在高温条件下就会增大。沥青混合料的级配和种类影响和制约沥青混合料的塑性。

2.4 沥青混合料空隙率的影响 经过压路机碾压，路面成型后，在高温条件下，沥青混合料空隙率在一定程度上影响着路面的抗变形能力。沥青混合料的空隙率越大，内摩擦阻力就成为路面抗剪强度的主要决定性因素，但是，对于温度和加载速度来说，其变化通常情况下与内摩擦阻力没有任何关系。

2.5 级配的影响 一般情况下，沥青混合料的性能受到级配的影响和制约，同时混合料级配对高温稳定性也产生相应的影响。集料的级配通常决定着混合料的密实程度，以及矿料颗粒间嵌挤力的大小，进而在一定程度上影响沥青混合料的高温稳定性。试验研究表明，在常规条件下，除SMA 外，间断级配沥青混合料高温稳定性比有合理密级配的沥青混合料的差。对于形成骨架结构的级配来说，温度造成的影响比较小。

3 掺加抗车辙剂

在我国，主要通过半刚性材料对基层进行处理。由于半刚性材料具有较强的板结性能和强度，所以，在基层和基层以下，只有极小的部位发生变形，通常情况下结构性车辙很少发生，磨损性车辙在我国的路面中很少出现。但是，流动性车辙在我国路面中比较普遍。当前，还没有有效的方法维修流动性车辙，办法只有再生改造原有材料后更换发生车辙的结构层，或是铣刨车辙部位后，采用新的沥青混合料修补。

然而使用抗车辙剂是行之有效的解决方法，在沥青拌和过程中将抗车辙剂颗粒直接投入沥青混合料搅拌缸中。这种方法属于对沥青混合料的改性，它与沥青的改性不同。抗车辙剂的掺量不同能获得抗车辙性能也会存在一定的差异。

①集料改性的作用。在拌和抗车辙剂的过程中，将抗车辙剂与集料进行干拌，通过抗车辙剂将集料的表面进行部分覆盖，进而提高集料的粘结性。

②沥青增粘的作用。在对沥青进行湿拌和运输的过程中，部分抗车辙剂发生溶胀或者溶解在沥青中，进而形成胶结，进而在一定程度上增加了沥青混合料的粘度。

③纤维加筋的作用。形成微结晶区的聚合物，由于具有一定的劲度，部分拉丝在集料骨架内发生搭桥交联，进而在一定程度上发挥纤维加筋的作用。

④细集料骨架的作用。在施工过程中，将抗车辙剂添加在沥青混合料中，在碾压过程中抗车辙剂颗粒受热成型，一方面降低了成型路面的渗透性，另一方面增加了沥青混合料结构的骨架作用。

⑤变形恢复的作用。抗车辙剂的弹性成分在高温环境下，能够恢复路面变形部分的弹性，进而在一定程度上降低成型沥青路面的永久变形。

4 结语

在山区公路较长的上坡路段沥青路面的车辙病害尤为严重，目前已经成为山区公路众多的典型病害之一，路面的使用寿命和行车的安全性受到了严重影响。通过对路面车辙的形成机理的详细分析，并且针对不利的气候和交通条件，可以从沥青混合料的配合比设计、选择原材料、施工质量控制、控制路面结构组合设计等方面，制定相应的措施，进而防治沥青路面车辙病害的发生，进而在一定程度上提高沥青路面的抗车辙性能。

提高沥青路面抗车辙能力的主要措施有：

①对集料的质量加强控制，使用合格的集料。

②择优选用沥青结合料，采用提高沥青结合料的高温稳定性的方法，例如采用添加抗车辙剂或改性沥青。

③优化沥青面层的级配和结构，选择抗车辙性能好的沥青混合料，例如SMA 等。

④对混合料设计方法进行优化。

⑤严格施工控制和管理。

⑥路政加强管理，严禁车辆超载。

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