浅析沥青路面的车辙病害及预防

刘 鹏

(齐鲁交通发展集团有限公司，山东 济南 250014)

0 引言

由于重载交通和夏季高温天气的影响，沥青路面的车辙问题越来越突出，成为沥青路面的主要病害形式之一。其宏观表现为沥青路面轮迹带范围的下凹以及轮迹带边缘的隆起。究其原因，主要是沥青混合料在高温环境下抵抗变形能力不足，在重载交通的重复作用下，变形逐渐累积，最终导致病害产生。这种病害不仅造成路面结构的破坏，降低路面承载力，而且严重影响行车舒适性，并存在车辆侧翻的风险。基于以上分析，综合分析路面车辙的发生发展因素，总结处置及预防措施，是目前亟待解决的关键问题。

1 沥青路面车辙分类

沥青路面的车辙可分为四类：压密型、磨耗型、流动型和结构型[1]。

1.1 压密型车辙

压密型车辙的产生主要是由于在路面施工阶段压实工作不良，而开放交通以后由于大量车辆荷载的重复作用，轮迹带周围的沥青混合料受碾压而进一步密实，从而形成车辙[2]。

1.2 磨耗型车辙

磨耗型车辙是在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落形成的车辙。此类型车辙的产生主要是由于集料质地较软，从而导致混合料抗磨耗性能不足。磨耗型车辙在我国路面的各种车辙中所占比例较小多不考虑[3]。

1.3 流动型车辙

流动型车辙是在高温条件下，沥青的粘度降低流动性增强，在受到汽车荷载的重复碾压作用时，沥青混合料的稳定性应力难以支撑车辆荷载产生的应力，使得沥青混凝土产生侧向流动变形[4]。

1.4 结构型车辙

结构型车辙主要是由于路面整体结构的抗剪强度低于车辆荷载在路面结构中形成的剪应力，从而使得路面结构层产生剪切变形破坏。结构型车辙相比于其他车辙宽度大，有着典型的“凹”型断面，辙槽两侧没有明显的隆起[5，6]。

2 沥青路面车辙形成因素

沥青路面产生车辙主要是由内因、外因及施工不规范三个原因造成。内因是指沥青混合料组成原料的质量，外因则是气候和车辆交通条件，施工不规范主要指拌合过程中集料组成及其施工工艺和质量对路面车辙的影响[7]。

2.1 内部因素

导致车辙产生的内部因素主要是沥青混合料的粘结力和内摩擦角[7]。

1)沥青类型。

影响沥青混合料剪切变形大小的因素主要是沥青混合料的粘聚力和内摩阻力，而沥青混合料的粘聚力则是由沥青的粘度、用量以及与矿料的相互作用来决定的。沥青的粘性越大，则沥青混合料的粘聚力越高，从而使得混合料具有更高的抗剪强度[8]。

2)沥青用量。

沥青的用量对沥青混合料的粘度有着很大的影响，沥青用量越大，集料表面的沥青膜也就越厚，集料颗粒之间的粘聚力就越小[9]。马歇尔试验指标是确定最佳沥青用量的主要方法，但是也要综合考虑气候条件、交通类型，公路等级等因素的影响。

3)矿料级配，颗粒形状及表面特征。

沥青混合料的作用力主要是由矿料级配的优劣、颗粒形状的大小及表面特性、沥青用量等因素确定的。为使沥青混合料具有足够的抗剪切变形的能力，采用最佳的沥青用量是最基本的条件，同时采用表面洁净干燥、颗粒形状粗糙且不均匀、压碎值小的矿料也是非常关键的因素[8]。

2.2 外部因素

1)渠化交通。

现代城市道路中渠化交通是重要的交通组织形式，但是由此导致的沥青路面车辙问题也越来越严重。顾培红等首先选出渠化交通和混合交通两条不同交通组织形式的道路，然后在相同的位置进行观测实验。试验结果表明渠化交通路段的车辙增长速度比混合交通路段车辙增加速度快的多。造成这种现象的原因主要是由于渠化交通道路同一位置处的车辙累积量大，也就导致车辙深度大，而混合交通时荷载作用范围分散，路面受力面积大，所以在路面同一位置的车辙累积较小[10，11]。

2)重载。

重载车辆的重复作用是导致路面出现车辙的主要因素，根据相关研究，重载车辆产生的车辙深度要比轻载车辆大很多，轴重每提高1倍，车辙深度就会提高10倍～15倍之多。近年来由于各种客观因素的影响，国内公路运输成本大幅提高，致使货运司机倾向于采用超载运输以保证利润空间，大量超载车辆行驶在高速公路上，使路面过早的产生车辙病害。

3)高温。

路面温度升高，沥青混合料变软，粘结性及强度降低，在车辆荷载反复作用下更易发生永久变形从而形成车辙。沥青抵抗蠕变的能力是由沥青粘度的大小决定的。当温度较高时沥青粘度变低，混合料抵抗蠕动变形的能力就会下降，在车辆反复作用下就会导致沥青混合料发生流动永久变形而产生车辙[12]。

3 沥青路面车辙机理分析

沥青路面的永久变形是在高温条件下车辆荷载反复作用下形成的，这种沥青混合料路面高温稳定性降低导致的永久流动变形主要发生在夏季。这种变形可分为三个阶段：

1)开始阶段的压密过程。沥青混合料路面由一定级配的石料、沥青及空气组成的三相混合物。受到长期的车辆荷载作用下，温度较高时，沥青混合料流动性增强，沥青路面内的空气更易排除从而产生压密变形[13]。

2)沥青混合料的剪切流动。高温条件下沥青流动性增强，此时沥青混合料处于一种以粘性为主的半流动状态，在受到车辆荷载反复作用时，混合料中的石料在沥青的润滑作用下产生流动，降低了混合料抗剪切变形能力，宏观上表现为路面受车辆荷载作用处产生变形。

3)集料的重分布与骨架破坏。高温下沥青混合料处于半流动性状态，沥青胶浆在荷载作用下首先发生流动，导致骨料相互接触，混合料中荷载的主要承担者就成为由骨料相互接触形成的骨架，由于沥青处于流动状态具有一定的润滑功效并且都吸附于集料表面，所以沥青混合料中较硬的集料颗粒在较大荷载作用下沿集料间接触面产生滑动，沥青及胶浆会向混合料自由面移动，当骨架间沥青及胶浆较多时，这一现象更加明显，最终导致矿质骨架失稳产生较大变形[14]。

4 沥青路面车辙处理措施

沥青路面的正常使用性能与车辙病害有直接关联，路面车辙会导致路面平顺性降低，车辆荷载作用下轮胎与路面接触处产生应力集中，路面整体强度不够将会产生车辙，如处理不及时，也会附带产生其他道路病害以及影响路面行车舒适性，严重的会危及行车安全。对路面车辙的处治措施很多，以下是几种常用的处理方式。

4.1 路面车辙铣刨重铺

根据车辙量以及各结构层实际状况对路面车辙严重的部位进行铣刨。铣刨完成后，处理作业面使其干净清洁，满足相关施工规范要求。然后喷洒乳化沥青作为粘层，再进行后续的施工作业。在后续沥青混合料生产及施工等各个工序中，必须保证施工温度及碾压后压实度要求[15]。

4.2 沥青混合料现场热再生

沥青路面现场热再生是一种完全利用旧路原材料处理车辙的一种技术，对旧沥青路面进行加热软化，然后铣刨路面，在铣刨出来的混合料中添加新料或者再生剂拌合均匀，再进行摊铺，碾压成型。由于其施工速度较快已经成为处理路面车辙的一种方法[16]。

4.3 路表微表处处理

微表处处理利用稀浆封层车，在车辙槽中摊铺改性沥青稀浆混合料的一种车辙修复方法，该方法可以重新加强原有路面的结构强度[17]。

5 结语

通过以上论述可以对沥青路面的车辙类型，产生机理，评价方法，预防措施有较为全面的了解。虽然关于沥青路面车辙已经有了丰硕的研究成果。通过新材料的应用，加之在设计阶段的优化以及施工阶段的严格控制，可以将沥青路面车辙控制在允许的范围之内。但车辙产生的因素众多，地区差异性大，仍有许多工程问题未解决，关于沥青路面车辙问题研究任重而道远。

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