浅析沥青路面车辙病害成因及应对策略

李钰杰 赵素磊

摘 要：沥青路面车辙病害的产生，将严重破坏路面结构层，影响路面使用性能，危害行车安全。为此，必须重视车辙病害问题，及时采取行之有效的处治措施。本文在全面了解车辙形成机理的基础上，阐述了沥青路面车辙病害的成因，并结合具体案例进行了详细探讨。

关键词：沥青路面;车辙病害;形成机理

中图分类号：U416.68 文献标识码：A

1 车辙形成机理

作为一种多相分散体，沥青混合料的主要构成成分为石质骨料与沥青胶结料，其是通过松散矿料颗粒本身互相嵌挤构成骨架，且利用沥青结合料胶结作用形成的混合体。沥青混合料在外荷载作用下，具有较为复杂的应力及应变特点，其弹性变形在低温或瞬时荷载影响下起关键作用，绝大多数情况下，粘弹性为其变形主要状态。一般沥青混合料变形特性可通过蠕变试验进行直观、形象地表述，在加载瞬间将有瞬时弹性应变与塑性应变在混合料内产生，同时在不断增加荷载作用时间的过程中，材料应变也会随之增加，但该增加应变部分可看做是粘弹性应变，可通过荷载作用将其荷载卸除，此时材料能够迅速恢复弹性，但其应变却无法彻底恢复，塑性应变与粘塑性应变则为剩余应变，也可看做是永久变形。在行车荷载长期作用下，路面永久变形将逐步增多，宏观上可称为车辙。

2 沥青路面车辙病害成因

2.1 沥青混合料

现行的沥青路面设计的主要依据指标是沥青混合料的强度，其取决于混合料的粘结力和内摩擦角的影响;粘结力又取决于沥青材料的化学结构、胶体结构、物理化学性质、稠度、沥青膜的厚度、沥青矿料比、沥青与矿粉系的分散结构特征以及沥青与矿料的相互作用。

①材料性质。沥青的粘度和沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个因素;沥青粘度越大，沥青与矿料之间的粘附越好，那么混合料的高温稳定性越好，因此要选用粘度大的沥青和非酸性矿料以提高混合料的高温稳定性和强度，以便产生较高的抗车辙能力;沥青改性是一种提高沥青高温稳定性的有效手段，改性沥青混合料同标准混合料相比车辙深度有明显减少。

②矿物集料的表面纹理、料颗粒大小、形状、级配、颗粒相互位置、矿料数量，可以影响混合料的孔隙结构，即孔隙的大小、形状与连通闭合情况、沥青用量状况以及沥青的用量和沥青同集料的互相作用情况，因而可以对车辙的大小表现出不同的影响。

③矿料级配。为探讨集料级配对车辙大小的影响，有关研究人员将集料分为过细级配组、细级配组和粗级配组三种，环道试验结果表明：热拌沥青混合料在最佳沥青含量、8%空隙率时粗级配有较大的车辙深度，过细级配次之，细级配组车辙深度最小。可见，单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力。

2.2 路面结构组成

沥青路面的抗车辙能力还与路基类型和路面厚度有关。当其路基为砂土材料时，面层厚度对车辙影响很大，面层沥青混合料较薄时车辙较深，而且较大部分来自路基的形变;而当面层较厚时，路基基本上不产生车辙。在当路基为刚性或半刚性材料时，车辙的深度随沥青混合料面层厚度的增大而增加，这时的车辙总量90%来自于沥青混合料面层本身。由此认为，当路基和基层强度较高时，采用薄沥青混合料面层可以有效地控制车辙深度，而当路基基层强度较弱时应适当增加面层厚度，但这样构筑的道路，往往由于路面回弹模量与路基回弹模量之间的比值过大，带来不尽合理的结构组合，而且也不够经济。平钟高速路基地质结构复杂，车辙病害的成因与结构密不可分。

2.3 交通荷载及环境条件

①渠化交通。由于城市道路交通组织的渠化，导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。在同一结构、同一条道路上，划分出不同交通形式的两段道路进行试验，结果证明：渠化交通路段的车辙显著增长，混合交通路段车辙增加较慢，其原因是混合交通时荷载作用范围较宽，变形面较大，同一位置的车辙累积较小，而渠化交通同一位置处的车辙累积量大。

②荷载。试验研究证明：车辆超载加快路面的病害。在不同的轴载作用下，重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多;道路交叉口和停车点的车辙通常为正常行驶路段的2～5倍。

2.4 环境气候条件

温度升高时沥青粘度变小，其抵抗蠕变的能力下降，在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。当路面积水或路面结构含水量增加时，沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或破坏，在行车荷载和水分的联合作用下，这种病害会明显加剧，导致沥青路面产生较大的车辙。

3 工程概况

某公路工程全长42.73 km，为双向四车道，建成通车5年后，发现局部路段出现了大量病害问题，主要病害类型为车辙、裂缝等，呈逐年递增趋势，目前已对路面正常行车造成了一定影响。经实地调查和试件芯样检测可知，本路段车辙病害最为严重，存在较为明显的失稳型和压密型车辙。通过钻芯取样发现，6个芯样的沥青面层较为完整，但中、底面层存在较大空隙，所有芯样水稳层均表现为一半完整一半松散，且有大量泥土存于芯样沥青层和水稳层，呈不均匀状态。结合工程实际情况，决定采用超薄磨耗层进行车辙病害处治。

3.1 旧路处治

施工前，先将原路面存在的病害问题进行处治，如裂缝、剥落、车辙、网裂等。考虑现场实际情况，选择合理的处治措施，不得存在遗漏，保证所有病害认真处理。

3.2 拌和

按照配合比设计，做好沥青混合料拌和施工。拌和前，应对沥青、矿料等材料的加热温度进行详细检查，如SBS改性沥青温度在160℃～175℃控制，矿料温度在190℃～205℃控制，保证满足规范要求。同时，拌和期间要根据规定，合理控制拌和温度、时间及含水量，避免出现材料离析、花白等情况。

3.3 运输

热混合料具有较大粘度，为避免材料粘黏车厢，需将适量隔离剂均匀涂抹到运输车厢内四周和底部。装料时，可采用移动式装料法，一般分三次完成，避免材料离析。摊铺能力和运输能力相比，运输能力应略多一些，保证在摊铺机前等待车辆达到3辆左右，从而确保连续不间断摊铺施工。为达到保温、保湿的效果，可将双层帆布覆盖于车顶。

3.4 摊铺

摊铺前，先调整好熨平板高度进行预热施工，预热温度不得低于100℃。按照梯队作业法采用2台不同摊铺机进行施工，安全距离控制在10 m左右，摊铺速度不宜过快，可控制在每分钟1.5 m～2.0 m之间。同时，还要根据下承层表面温度情况，做好温度控制工作。

3.5 碾压

沥青混合料碾压主要分为3阶段，初压采用钢轮压路机进行1遍静压;复压采用钢轮压路机进行3遍振动碾压，随后再采用轮胎压路机进行3遍搓揉碾压;终压采用钢轮压路机进行1遍静压收光即可，保证没有明显轮迹。

4 结束语

综上所述，自上世纪80年代后，我国国民经济快速发展，高等级公路建设投资力度越来越大。沥青路面作为高等级公路路面的主要路面结构形式，在公路建设施工中得到了广泛应用。但因交通量的持续上涨、汽车轴载的不断增加，超载、超重现象日趋严重，进而导致沥青路面病害问题频发。车辙是沥青路面最常见、破坏较大的病害形式，不仅会影响汽车运行的舒适性，更会减短路面使用寿命。为此，对沥青路面车辙病害成因进行研究，对控制车辙病害具有重要的现实意义。

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