沥青路面抗车辙性能评价及结构优化分析

何金环

(虎林市公路管理站，黑龙江 虎林 158400)

沥青路面抗车辙性能评价及结构优化分析

何金环

(虎林市公路管理站，黑龙江 虎林 158400)

为促进社会经济发展，我国正积极完善交通基础设施建设，但随着上道车辆及运行荷载的增加，车辙引起的沥青路面破坏情况越来越严重。对车辙病害产生原因进行深入分析，提出改善的有效措施，尽可能降低车辙病害对沥青路面使用性能造成的损害，为社会经济发展提供良好的交通运输环境。

沥青路面；抗车辙；性能评价；结构优化

1 车辙危害性

国内大部分路面基层以半刚性基层为主，这种基层不仅感性较好，而且强度较高，但却会因车载作用而产生车辙。如果没有及时对其进行处理，就很有可能出现车辙变形的情况，危险性较大。

任何沥青路面上的车辙痕迹，都可能会因为长时间的车辆碾压导致其他危害。这些危害主要分为两种：第一，加大了安全隐患系数。如果沥青路面出现车辙，就会直接对路面平整度造成影响，造成行车舒适度下降，会使车辆在行驶时出现晃动，车辙严重时，甚至还可能导致车辆失去控制。第二，降低了服务质量。车辙会直接导致公路危害性提升，降低公路使用期限，相关部门不得不投入大量资金对公路进行维护，导致公路服务资金支持力度随之减少，服务质量下降。正是因为车辙对沥青路面的这些危害，相关部门一直在对路面的抗车辙性能进行改进与强化。

2 车辙产生原因分析

2.1 气候条件

由于沥青路面长期暴露在空气中，常会受到日晒雨淋及自然因素的影响，在受到高温暴晒时，沥青混合料温度也会随着地面温度上升，沥青路面自身弹性和黏结力将会迅速降低，抗变形能力也变得非常差，很容易破坏混合料的弹性性能。因此，在车胎的压力挤压下，沥青路面会发生变形，最终导致车辙形成。

2.2 交通条件

沥青路面的车辙一般是在车辆反复荷载作用下形成，对于交通条件的影响主要包括两个方面：一是渠化交通，二是超载超限荷载。尽管目前我国加大了对车辆超载与超限的治理力度，但是就大型货物运输车辆总比重来说，重型超载车辆仍占据较大比重。渠化交通作为车辙行车的主要因素之一，如果不及时对其进行处理，很容易加剧车辙的危害程度，极大危害了行车的安全性。我国大部分的路面设计规范是通过对交通量的累计，再对路面使用寿命进行严格控制。而沥青混合料作为一个弹性性能较强的材料，需要一段时间的回弹过程。可是当很多车辆一起向同一方向运动时，沥青路面的剪切力会不断加大，最终导致车辙出现变形。相关技术人员通过对沥青路面车辙产生原因的调查分析发现，荷载分布小、交通渠化情况严重时，形成的车辙深度也就越大。

2.3 路面坡度

对于山区公路来说，大部分会在大上坡路段出现连续车辙的现象，这是由于荷载作用时间较长、车速缓慢、温度急剧上升引起的。因此，在上坡路段的平坡位置很容易产生车辙。从理论角度上对车辙影响进行分析，应采用沥青混合料，它是一种弹塑性较强的黏弹体，可减小车辙。

2.4 沥青混合料的性质

沥青是沥青混凝土路面施工的重要材料，对沥青混凝土路面施工质量有着直接影响，也是决定沥青路面是否会发生车辙的主要因素。调查数据显示，沥青材料综合性能较好，其抵抗车辙能力也会大幅度提升。改性沥青材料与基质沥青材料进行对比，改性沥青材料对车辙抵抗能力更高。沥青材料是多种尺寸矿料的黏结剂，材料生产是将多种尺寸的矿料进行混合、黏结，经过特殊工艺加工最终生产出的高强度沥青混合材料，沥青用量与沥青混凝综合性能也有着非常紧密联系，沥青材料特性会受到温度环境影响而发生改变，这种情况被称之为沥青材料的感温性。沥青材料的感温性可以用针入度和软化点两个指标显示，如果沥青材料针入度系数越大，那么沥青材料对温度的敏感性就越小，在环境温度升高过程中，沥青状态改变程度很小。即使在气温较为炎热的夏季，沥青材料的物理特性也不会发生改变，车辙变形抵抗能力非常良好。但是在寒冷的冬季，沥青材料质地较轻，在外部荷载应力影响下很有可能开裂。很多因素都有可能加快沥青老化程度，第一，热能影响，使沥青材料物理特性发生改变。第二，氧气影响，空气中的氧气被沥青材料吸收后发生氧化反应，加快沥青材料老化速率。第三，日光影响，沥青材料在阳光高强度的照射下发生化学反应，使沥青材料氧化速度增加，损害车辆运行的安全性。

2.5 其他因素影响分析

我国高速沥青混凝土路面施工过程中会应用大型的机械设备，在工程实际建设中，会存在一些问题，导致施工质量与预期设计标准存在一定差异。存在的问题主要表现为施工技术人员过度追求沥青路面的整形，降低了沥青路面的夯实标准，混合材料内部空隙率较大。工程建设完成投入应用后产生追密性车辙。混合材料因运输距离较长或者在运输过程中没有做好相应的防护措施，导致混合材料质量降低，施工中很难对混合材料进行夯实处理。一些施工单位为了获得更多的经济效益，在实际施工中存在严重的偷工减料行为，应用的石料质量较低，影响了施工质量。

3 路面结构优化方案

3.1 完善沥青路面基层结构

要想有效降低车辙发生几率，有效提高沥青路面抗车辙性能，相关人员应从公路设计着手，对沥青路面基层结构进行合理优化。在设计时，设计人员应重视以往设计模式中存在的问题，要打破传统轻结构、重材料的设计弊端，加大对结构设计的重视力度。同时要对道路的面路段及基层间结构进行分析，要认识到运用沥青碎石实施过渡层施工，会对路面抗车辙性能造成影响，且半刚性基层所使用的材料，并不能达到对路面结构强化的目的，自然也无法阻止车辙变形。按照常规经验，由于矿料级配嵌挤作用的影响，沥青混合料高温抗车辙能力会达到60%左右，其中混合料本身产生的抗车辙性能在40%左右。但这种级配对于沥青含量的要求极为严苛，用料过多或过少都会对路面抗车辙性能产生影响。

随着现代路面施工设备与工艺水平的不断优化，对于级配范围也提出了新的标准。想要有效降低路面车辙发生几率，相关部门就必须要对沥青混合料级配范围进行合理优化，要以标准化级配范围为依据，按照嵌挤骨架结构设计原理，对路面进行设计。

3.2 优化路面结构组合

相关人员在对路面抗车辙性能进行评价时，要对路面结构参数及动力响应指标的相关性与显著性进行深入分析，准确找到各段路面结构性能中的问题与安全隐患，并要设置相应的优化方案，有效改善这些问题。设计人员应按照沥青路面设计控制指标，运用路面结构参数方式，对其实施双向性约束，以便提高路面结构组合的均衡性。

3.3 对原材料用量进行严格控制

第一，沥青用量控制。设计人员要注重对沥青路面原材料的选材与配比，以达到理想的路面质量。沥青是路面施工的重要原材料之一，自然也是设计人员需要考虑的重点内容。设计人员应按照路面施工实际标准，对沥青生产配合比进行科学调整，并对其使用最佳时间进行确定。此外，还要将用料误差控制在±0.1%左右，以达到强化沥青混凝土抗水性能的目的。第二，沥青胶结料用量控制。在选择沥青胶结料前，相关人员应根据施工现场交通流量情况及气候条件变化，科学选择沥青种类及胶结料种类、用量。要对沥青相应的数据数值进行检测与评估，要根据施工情况，对沥青用量进行严格控制，保证沥青混合料的稳定性。要参照沥青混合料稳定性指数，科学挑选石油沥青，为改性沥青的使用提供保障，以确保路面稳定性的提升。

[1] 蔡旭.沥青路面抗车辙性能评价及结构优化[D].广州：华南理工大学，2013.

[2] 江厚权.公路沥青路面车辙成因及修补方案[D].天津：天津大学，2016.

[3] 黄飞云，丁文俊，高英.高速公路沥青路面车辙的主要影响因素分析[J].山西建筑，2016，(08)：97-98.

Ruttingresistanceevaluationandstructureoptimizationanalysisofasphaltpavement

HE Jin-huan

(Hulin Highway Management Station, Hulin 158400, China)

In order to promote the social and economic development, our country is actively improving the construction of transportation infrastructure. However, the asphalt pavement damage caused by rutting becomes more and more serious with the increase of vehicles and operating loads. The cause of rut disease is analyzed in depth, and some effective measures are put forward to reduce the damage caused by rutting diseases to the service performance of asphalt pavement as much as possible and to provide a good traffic environment for social and economic development.

Asphalt pavement; Rutting resistance; Performance evaluation; Structural optimization

U416.217

A

1674-8646(2017)20-0136-02

2017-08-28