沥青路面抗车辙性能研究
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摘要：随着国民经济建设的迅速发展，国内高速公路交通量急骤增加，另外，汽车轴载增加，渠道交通逐形成，使得超载、重载越来越突出，沥青路面永久变形等现状也逐渐引起了人们的高度关注。车辙是目前国内高速公路和城市沥青路面的几种主要病害形式之一。本文通过对沥青路面抗车辙性能进行探索，以期减少车辙对于道路安全的危害性。
关键词：沥青路面；抗车辙性能；分类；危害；成因；措施
中图分类号：TF526文献标识码： A
车辙是沥青路面的一种损坏形式，表观表现为沥青路面轮迹带范围内路面的下凹，有时伴随轮迹带边缘的隆起，这种现象主要是由于路面沥青混合料被压密和剪切变形所致，并且通常发生在面层。随着广东江苏等沿海开放城市经济飞速发展，高速公路建设和城市道路建设也得到了前所未有的发展，广东公路建设的重心正向山岭重丘地区转移，江苏城市规模也越来越大，涌现了一个个开发区。山区高速公路长陡坡上坡路段沥青路面车辙病害已和城市道路交叉口段沥青路面车辙成为一个不可回避的问题，并也将愈加突出。由于山区高速公路路线纵坡大，长陡坡路段多，受重载、超载及低速行车，工业区道路交叉口启动制动频繁，载重比较大，车辙病害大量出现，当持续高温时，车辙形成和发展快，严重影响行车的舒适和安全。
一、沥青路面车辙的发展过程
车辙形成的一般过程可分为三个阶段：
（1）压密过程：沥青混合料是由沥青、矿料及空气等组成的松散混合物,经碾压后,高温下处于半流动状态的沥青及沥青矿粉胶浆被挤进矿料之间,同时集料排列成具有一定骨架的结构。当车辆荷载作用时,此压密过程还会进一步发展。
（2）流动过程：沥青混合料的流动与温度和沥青的等级有很大关系。高温下的沥青混合料是以粘性为主的半固体,在车辆荷载作用下,沥青及沥青胶浆便开始流动,路面受载处被压缩而变形。
（3）剪切破坏过程：这一阶段实质是矿质骨料的重排与混合料骨架的破坏。沥青混合料由于在高温下处于半固态状态,混合料中粗、细集料组成的骨架在荷载作用下,沿矿料间接触面滑动,导致混合料骨架的破坏。
二、车辙的危害
由于国内未来交通量呈现出增长趋势，并且车辆行驶也表现出渠化特性，沥青路面会在行车荷载的重复作用下，出现永久变形，进而导致车辙的产生。通常情况下，沥青路面轮迹处的沥青层厚度越来越薄，这直接导致道路面层以及路面结构的整体强度减弱，直接诱发出其他的公路病害，如大幅度降低了路面的服务质量，削弱了行车安全性，增加道路的维护、维修成本等。车辙的危害主要有：
( 1) 降低服务质量，增加维护成本。车辙底部以及上部的边缘位置所产生的集中应力，会引发高速公路沥青路面在纵向上形成裂缝，导致公路面层及基层被雨水等渗入，影响公路基层的寿命，降低公路整体的服务质量，增加公路的维修、维护成本。
( 2) 形成的安全隐患。车辙会影响道路路面整体的平整度，进而降低行车的舒适性。如果车辙情况仅为轻微，车辆行驶变道或者车轮使出、入辙槽时仅会出现较不明显的晃动; 但是如果车辙较为严重，若车辙紧急变道，则可能直接导致车辆失去控制，发生侧翻。另外，由于车辙路面排水情况不佳，会在路面的车辙处形成积水，车辆行驶时会形成水飘现象。某些温度较低的地区，这些积水还可能会形成结冰路面，对行车安全造成严重的安全隐患
三、车辙产生的原因
（一）影响沥青路面抗车辙性能的外因
1.渠化交通
渠化交通是我国现代城市交通组织的主要手段，由此而导致沥青路面车辙破坏的情况日渐突出。混合交通时荷载作用范围较宽,变形面较大,渠化交通同一位置处的车辙累积较大，引起路表车辙显著增加。
2.荷载作用和时间
车辆荷载量大、时间长导致路面的损坏。在不同的轴载作用下,重载荷作用产生的车辙较轻轴载大得多。特别是上坡路段,由于车辆行驶速度变慢,导致荷载作用时间变长,会很快导致车辙印的出现。
3.环境气候
有试验表明，路表温度升高车辙增长加快，这是因为沥青粘度的大小反映了沥青抵抗蠕变的能力。当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。
（二）影响沥青路面抗车辙性能的内因
1、沥青混合料热稳定性不足矿料级配不合理，细料多，沥青用量偏高，针入度大，沥青质量不好；2、沥青混合料未充分压实，在车辆反复作用下轮迹处进一步压密，而出现下陷；3、基层或下卧层软弱或压实度不够，在车辆荷载作用下继续压密或产生剪切破坏；4、不同结构具有不同的抗车辙性能，半刚性基层路面的抗车辙能力要好于柔性基层路面。
四、改善沥青路面抗车辙性能的措施
（一）原材料性能改善
集料，集料对沥青混合料高温性能的影响是至关重要的,对于高等级公路或一些重要路段,应采用坚硬、安定、表面粗糙、破碎、颗粒接近立方体的集料。填料应采用岩浆或石灰岩中的强基性岩石等石料经磨细得到的矿粉。密级配沥青混凝土中粗集料应形成良好的骨架作用细集料充分填充空隙。沥青，沥青稳定度及流值等应满足规范要求，高等级道路应进行车辙试验检验。稳定度对高速公路和城市快速路不小于800次/mm，对一级公路和城市主干路不小于600次/mm。
（二）优化道路沥青路面结构，合理选择沥青混凝土种类
东南大学交通学院对sup20、AC-20I改进型和AC-20三种路面沥青混合料进行多种条件下的抗车辙性能研究，结果表明在空气浴条件下以sup20抗车辙性能较优，AC-20I改进行次之，AC-20的抗车辙性能最差；在空气浴条件下，随着沥青混合料的减小，试验研究级配混合料的抗车辙能力降低尤其是当混合料空隙率小于3%时，累积变形增加，动稳定度减小的趋势明显，因此根据现有数据，为保证沥青路面具有良好的抗车辙能力，建议路面的空隙率控制在4%至8%之间。路面结构的合理选择对抗车辙性能有较大影响，相关调查发现广东江苏两省早期高速公路采用上面层AC-13B，中面层AC-20I，下面层AC-25，基层二灰碎石，底基层二灰土的路面结构出现车辙的现象要大于目前采用采用上面层AK-13A、SMA13、sup13,中面层AC-20S、sup20,下面层AC-25I、AC-25S、sup25,基层水稳定碎石，底基层二灰土路面结构的路面。
（三）严格施工控制和管理
1、提高沥青路面的压实度，适当降低空隙率。按照现阶段压实率指标控制施工的沥青路面，在路面通车后很可能会出现二次压密的情况，并且通过测量发现，这一标准下的沥青路面空隙率很大，极容易造成早期车辙的产生。沥青路面施工时，要保证沥青碾压温度适度，不可过高或者过低。碾压温度过高，会降低沥青粘度，混合料易错位活动，推移现象较严重，还易出现裂纹; 当碾压温度过低时，沥青粘度低又难以压实，如过度碾压就会出现开裂现象。
2、严格控制沥青用量。在目标配合比设计的原则下，沥青路面施工深入分析目标配合比设计，通过调整及优化生产配合比，最终确定最佳的沥青用量。为了提高高速公路沥青混凝土的抗水性能，沥青混合料需用量充足。实际施工时应该严格按照相关标准进行全过程控制。
3、控制石料压碎值。为了使沥青混合料在摊铺以及碾压时，防止施工过程中不产生压碎现象，因此，笔者认为，在石料选择时应尽可能地选择针片状类型比例较小，压碎值较小的石料。需注意针片状比例含量，使其符合行业相关标准。另外，碾压工艺也应该适当注意。
（四）加强公路运行日常管理和定期即使养护
根据江苏和广东的经验1、对高温季节道路进行定时和不定时的洒水降温可以显著降低沥青路面表面温度减缓车辙的形成，2、在个收费路口和路段对超载现象及时查处通过减载和限制载重量大的货车白天限行晚上通行的办法控制道路车辙病害的发生。
当前我国高等级道路路面多采用沥青混凝土路面，而沥青混凝土路面现在突出的一个问题就是早期破坏。车辙的产生直接影响了路面行车的舒适性,加速沥青路面的破坏,同时缩短路面的使用寿命。所以加强沥青路面的技术研究，对于提高公路服务质量，提高行车安全，消除行车隐患，具有重要的现实意义。
参考文献：
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