公路沥青路面车辙病害成因与防治研究

王刚

摘  要：随着我国社会经济实力的不断发展，我国的路面建造工程得到了显著提升，其中沥青路面具有平整、防水、耐用的特点，在我国的公路建设中被广泛运用。虽然沥青路面具有优良的使用效果，但是在使用过程总依然存在部分问题，例如车辙病的形成便为沥青路面带来了一定的安全隐患以及使用不便。本文就公路沥青路面车辙病害的形成原因以及防治措施展开相关讨论，阐述沥青路面车辙病害的具体种类，分析车辙病害的形成原因，研究如何采用切实可行的办法对车辙病害进行防治。

关键词：公路  沥青路面  车辙病害  防治研究

中图分类号：U418.6                            文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）11（c）-0015-03

Research on the Causes and Prevention of Rutting Disease of Highway Asphalt Pavement

WANG Gang

（Wuzhong Sub Center of Ningxia Highway Management Center， Wuzhong， Ningxia Hui Autonomous Region， 751100 China）

Abstract： With the continuous development of China's social and economic strength， China's pavement construction engineering has been significantly improved. Asphalt pavement has the characteristics of smooth， waterproof and durable， which is widely used in China's highway construction. Although the asphalt pavement has good use effect， there are still some problems in the use process. For example， the formation of rutting has brought certain safety risks and inconvenience to the use of asphalt pavement. In this paper， the causes of formation and prevention measures of Asphalt Pavement Rutting disease are discussed， the specific types of Asphalt Pavement Rutting disease are elaborated， the causes of rutting disease are analyzed， and how to adopt feasible methods to prevent and control rutting disease is studied.

Key Words： Highway; Asphalt pavement; Rutting disease; Control research

在公路瀝青路面中，车辙病害所导致的裂缝以及水损害已经对来往车辆产生了重大的不利影响。随着我国公路建造工程获得显著提升，沥青路面的车辙现象也受到了我国相关部门的重点关注，在车辙病害形成后，如若不及时处理，将会导致沥青路面结构永久性变形，对整体的平整度、使用寿命、车辆行驶的平稳性等都将造成严重影响。因此，对公路沥青路面车辙病害开展相关的防治研究，将对我国的经济发展以及公路沥青路面的使用性能具有非常重要的实际意义。

1  沥青路面车辙病类型

1.1 失稳性车辙

在公路沥青路面车辙病类型中，失稳性车辙病害是十分具有危害性的，由于沥青路面的构成是由矿质材料以及沥青材料混合制成，因此在高温中具有一定的不稳定性[1]。在高温的作用下，沥青路面吸收了足够多的热量，自身的感温材料与沥青重新融合，使沥青的粘合度下降，在经受车辆自身的负荷时很容易产生沥青路面材料横向移动，出现失稳性车辙病害。

1.2 压密性车辙

由于沥青路面的铺设特性，在建造过程中需要考虑到“热胀冷缩”原理，因此需要将沥青路面预留适当空隙。在空隙预留过大时，沥青路面有可能会出现小于100%的整体结构性不足，在整体结构中过于松散。经过长时间承载车辆行驶后，很容易因车辆轮胎的挤压产生一定的变形，形成压密性车辙，并且由于沥青路面的特殊性，此变形通常为不可逆损伤。

1.3 磨耗性车辙

在沥青路面的使用过程中，很容易因天气、车辆等原因对沥青路面产生一定损耗，尤其是寒冷天气很容易导致沥青材料呈现“脆化”、“硬化”现象。此外，在大雪、冰冻等天气，为了保证车辆整体的行驶平稳性，防止其出现打滑问题，很多大型货车会在轮胎处安装防滑链条或防滑钉，在行驶中对于沥青路面的损耗是巨大的。因此，在沥青公路车辙病害中，磨耗性车辙病是极为常见的[2]。

2  车辙病形成原因分析

2.1 气候环境原因

由于沥青公路为了保证我国物资的顺利运输，因此数量众多，很很多公路设置在气候相对恶劣的环境中，受阳光、降水、辐射、寒冷等因素影响，沥青材料整体发生劲度模具量降低。特别在高温天气中，沥青路面自身的热量无法有效散发，很容易出现“融化”、“粘着”的现象，对过往车辆的轮胎也造成了一定的损耗。

2.2 交通条件原因

沥青路面在使用过程中，由于车辆间的载重性能各不相同，在建造中很难确定一个准确的“阈值”，因此在车辆行驶过程中，轮胎自身的摩擦力与沥青路面的摩擦力相融合，导致公路沥青层发生剪应力，影响到沥青路面整体的稳定性[3]。此外，在车辙实验中，车辆轮胎压力增大，相应的车辙次数降低，在车辆轮压于公路车辙中并非是简单的直线关系;随着车辆轮压压力增大，相应的车辙次数下降次数加快，且车辆轮胎压力小于压强值时，相对应的车辙次数会有大幅度提升，二者具有一定的“互补性”。此外，车辆超载问题也对沥青路面产生了一定的损耗，以HXL沥青AC-16 I型沥青为例，其混合材料在60°高温情况下其内部关系等式为“IqDS=3.4593-0.5746p”，其中，“P——接地压强，MPa”。对于汽车荷载，理想情况下如果轮胎压力小于标准轮压，处于0.7MPa时，对路面基本无损坏性。但在实际中，很多货车存在一定的超载现象，其轮压从0.7MPa增加至1.2MPa，增幅达0.5MPa;而动能稳定度则从1140次/降低为589次/mm，动能稳定度降至原先的1/3，不良影响巨大[4]。

2.3 路面设计原因

在我国高速公路的设计中，为了保证沥青路面整体的使用稳定性，通常会将多种矿物质与沥青进行混合，提升沥青路面整体的使用效果。由于混合材料中矿物质较大，呈块状，因此对于沥青的粘着力具有较高要求，因此在遇到高温影响时，块状矿物质与沥青进行充分混合，而在低温天气下受热胀冷缩的影响，块状矿物质有会“断开”与沥青的接触，产生更多的微小缝隙，对失稳性车辙病以及压密性车辙病的形成提供了发生条件。

2.4 施工方原因

在沥青公路的投入使用中，由于沥青路面在我国各地具有密集的分布，因此其产生的车辙病害也有均匀分布的特点。在公路车辙病害较为严重区域，除去天气、磨损等因素影响，施工方自身的变异性也是导致车辙病害出现的主要元凶。在油石比例、矿物质调配、空隙预留等方面，施工方与车辙病的形成产生了一定的比例。

3  沥青路面车辙病害的预防措施

3.1 改善外部环境

在进行车辙病害的防治措施中，最为要紧的便是对车辙病害的首要形成原因——外部环境进行合理处理，降低车辙病害的发生几率。在处理车辙病害时，需要在高温天气下对高速公路的行车数量进行一定的管制，保证整体路面的压力均匀[5]。此外，可以采取时段、车型的控制，采取必要的措施，对超载等问题给予严肃处理，同时上报当地的交通网络。进行有法可依、执法必严的措施，对于预防车辙病害具有良好的预防作用。

3.2  进行合理的路面设计

针对于车辙病害的防治中，还需根据不同地区的地理特点进行自然划分，保证整体效果的有效性。针对不同的季节采取不同的路面设计规划，可以有效提升沥青路面的使用寿命，例如在夏季，可以在持续高温地区选取高质量、粘合性佳的沥青，并在维护过程中添加适量的沥青改性剂，使沥青与矿物质材料产生完美的粘合力。此外，也可以在沥青材料中添加适量的混合材料，提升沥青路面的抗压能力，如C型密集沥青混合材料以及沥青，保证沥青路面的综合稳定性，在设计中规划合理有效的路面结构方式。而在SMA沥青混合料中的油石大于6.0%时，车辙的相对应深度也会增加，因此需要对气候不佳的地区，SMA油石需要小于6/0%。例如我国的京珠高速公路粤境北段长陡坡，其路段较多、超载情况极为严重，SMA混合料油石的比例应控制在5.8%～6.0%。

3.3 对车辙病害进行有效防治

为了防止车辙病害的反复出现，需要对沥青材料进行严格把控，从源头杜绝车辙病害的出现。因此，对于沥青路面的材料应以坚硬、粗糙、洁净为主，并且对路面的铺设方式进行增强改进，将沥青路面的天然砂石总体用量不超过10%[6]。对于特殊路段，需要使用部分天然的细沙改进整体路面的承重力度，增加压强密度性，改善相关的材料加工工艺，减少针片状颗粒物的含量，控制破碎面。在沥青的选择中，统一采用粘度高、软化点高的沥青，在整个路面的中、下层采用针入度更小的沥青，形成相应的良好铺垫。为了保证沥青的粘合程度，可在沥青中适量加入天然湖沥青、岩沥青，并使用外掺剂增加整体的粘性。

3.4 对已损坏路段进行综合治理

为了对已损坏路段进行综合治理，应加强材料比配、生产比配，增强沥青路面的坚硬程度。在材料比配中，增强矿物质材料的综合比例，按照S型线路进行调和，增加矿物质材料与沥青路面的嵌挤能力，满足实现相关的条件下，对拌料温度、出场温度、实际温度以及终压温度进行严格控制，保证施工整体的有效性。同时，对于沥青路面的压实程度进行有效处理，保证混合材料的贴合性，对于正在铺设或完成铺设未硬化的路段实行禁行处理。在对沥青路面的整体耐久性的治理中，可以将混合材料的4%调整为空隙临界值，确定矿物空隙率、沥青空隙率的分配比例问题，对路面进行集中修复治理。对于夏季的高温地区，从提升沥青路面的使用寿命中来看，应及时限制纵坡的最大坡度以及相对应的坡长，减小长大纵坡路段。在重载交通的路段，减小《公路工程技术标准》中规定的纵坡坡度以及相对应的坡长值。在连续长上坡路段的处理中，可以设置相对应的爬坡车道，减少路面压力;而对于爬坡路段，则可以采用水泥混凝土路面，供来往车辆行驶，减少不利影响，防止相对应的沥青混凝土结构层产生车辙破坏。

3.5 进行车辙处理

对于局部轻微的车辙处理以及磨损性车辙可以采用一系列合理有效的方法进行处理。采用拉毛、清扫、喷洒粘层油污后使用沥青（细度较高）进行填充拉实，对路面进行拉毛、清扫，保证路面修理的适宜性。此外，对于出现严重车辙病的路段应采用铁刨机进行平稳切割，在清扫干净后对于相对应的衔接部位涂抹粘层油，使用特殊调配的沥青材料进行填充，并对其进行硬化处理。同时，对于填充的沥青材料，需要分层进行处理，保证材料的粘合性以及使用程度。可分为上、中、下三层进行处理，上层的沥青要求拥有良好的抗车辙能力、抗老化性能、抗磨损能力;中层则需要考虑扛车辙能力;而在最下层，则需要考虑其抗疲劳能力以及防水能力。

4  结语

综上所述，车辙病是我国沥青路面極为常见的病害之一，为了防止车辙病的出现，我国应开展一系列的防护措施，提升公路的使用寿命。对车辆行驶进行严格控制，防止超载现象出现，减轻路面的抗压能力，对于管理、组织等进行精心施工，保证沥青路面的整体质量。

参考文献

[1] 张晓敏.高速公路沥青路面裂缝成因及防治技术研究[J].四川水泥，2018（6）：134.

[2] 刘长华.公路沥青路面常见病害成因和防治措施[J].中华建设，2018，161（10）：133-134.

[3] 郝识君.高速公路沥青路面车辙检测与防治措施研究[J].四川水泥，2018（1）：36.

[4] 黄广喜.高速公路沥青路面车辙深度检测与防治措施研究[J].建筑工程技术与设计，2018（8）：24.

[5] 徐佳骏.宁宿徐高速公路车辙病害处治技术研究[D].扬州：扬州大学，2018.

[6] 要艳君.高速公路沥青路面使用性能评价与病害处治对策研究[D].西安：长安大学，2019.