浅析沥青路面车辙病害成因及养护对策

浅析沥青路面车辙病害成因及养护对策

任飞1    郭雪玲2

1、河南浩之森建设工程有限公司

2、中商建投建设有限公司

摘要：作为现代社会最重要的一种交通运输方式，公路是衡量一个国家基础设施和综合实力的关键因素。车辙是车辆荷载经过路面留下的永久变形，若处理不当，很可能会影响行车安全。为此，本文在全面了解沥青路面车辙类型及成因的基础上，结合具体案例，提出了PAC排水沥青薄层罩面施工方案，希望能够有效解决沥青路面车辙病害，提高施工整体质量。

关键词：公路工程；车辙病害；危害性；影响因素

引言

作为现代社会交通运输主要方式，公路是衡量一个国家综合实力的关键要素。目前，我国高等级公路普遍采用沥青混凝土路面，与其他材料相比，沥青混凝土路面具有行车舒适、噪音小、耐久性好、表面平整、养护方便等特点。沥青混合料是一种粘弹性混合物，其基体材料为集料，填充物为沥青砂浆，且具有一定孔隙。在行车荷载和自然因素的长期作用下，沥青路面很容易出现早期损坏，车辙是沥青路面常见病害，是从路面通行时车辆荷载留下的永久变形，主要体现为轮迹带两侧边缘凸起、中间沉陷。一旦出现车辙病害，势必会影响路面的平整度，甚至出现滑移情况，对行车的舒适性和安全影响较大。为此，必须根据实际情况，合理采用车辙病害处治措施。

一、沥青路面车辙类型

沥青路面车辙病害原因较多，且具有复杂性，总体来讲，可以将车辙类型划分为4类，如下：

第一，磨耗型车辙。汽车运行过程中，车轮与路面摩擦，会导致路面表层磨损，甚至出现集料脱落现象，长此以往，路面会形成车辙。

第二，结构型车辙。若路面基层强度、表面强度与设计规定不符，比如说，强度不足，无法满足设计要求，在行车荷载长期作用下，路面会产生结构型车辙，进而损坏路面。

第三，失稳型车辙。若路面强度不足、路面面层厚度不足，在车辆动荷载剪切力作用下，路面结构会被损坏，进而形成车辙。

第四，压密型车辙。施工质量不佳，若路面压密效果较差，汽车行驶过程中，极易产生压密型车辙。

二、沥青路面车辙病害成因

路面车辙的出现，一般不会只出现一种类型，而是同时存在多种车辙类型，在这个情况下，为了保证采取的治理措施科学、有效，必须对路面车辙病害产生原因有所了解，主要包括以下几点：

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、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。

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。

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。

三、工程概况

近年来，某高速公路工程沿线交通量不断增加，重载问题严重，路面出现了不同程度的病害问题，其中车辙病害最为严重。为了解决路面车辙病害问题，本文提出了PAC排水沥青薄层罩面施工方案。

四、沥青路面车辙病害养护对策

1、拌和

通过计算机自动控制沥青混合料拌合楼的生产流程，严格遵循目标配合比，确定各料仓的转速和筛分通过率，做好配比配置。拌和时间方面，可通过试拌法进行确定，要求沥青混合料将沥青均匀裹住，避免产生粗细集料离析、花白料等情况。按照常规沥青混合料拌和顺序投放沥青、集料、水等材料即可。根据排水沥青路面的规定要求，需掺加一定量的高黏添加剂，在整个拌和时间方面，可控制在60~70s之间。

拌和温度方面，不同材料的拌和温度均有所不同，因此，必须严格按照温度规定要求进行合理控制。本工程当中，SBS改性沥青、集料加热温度分别控制在160℃、180℃。根据运输距离的远近，还可适当调整材料出厂温度，本工程沥青和集料出厂温度需控制在175℃。

2、运输

本次施工采用PAC13排水沥青混合料，此类材料的特点为粗集料占比多，空隙率大，相比一般沥青材料，此类材料温度降幅更大，因此在施工运输环节必须做好合理控制。因此，在混合料运输当中混合料粘结性较强，为避免混合料粘粘车厢，可在车厢四周和底部涂抹上一层隔离剂。装料时，不能一次性全部装完，要分三次在运料车前后移动的情况下完成，避免混合料离析。保证运输能力和摊铺能力匹配，保证有多辆料车等候在摊铺机前，确保摊铺工作持续进行。为起到保温、防雨、防污染等作用，可将篷布覆盖在运料车顶部。温度控制本工程的重点，因此，在运输过程中共进行了5次温度测定，分别为第一次168℃，第二次171℃，第三次168℃，第四次172℃，第五次170℃，可达到规范标准要求（165~175℃）。

3、摊铺

可按照普通沥青混合料摊铺法进行此次摊铺施工，根据设计要求，以1.20为松铺系数。摊铺机到达现场后，调整熨平板并预热。采取梯队方式进行摊铺作业，摊铺速度不宜过快，可控制在2.0m/min，两台机械要保持一定安全间距，不宜低于10m。摊铺施工中，同样要控制好摊铺温度，保证摊铺温度不低于165℃。

4、碾压

碾压是排水沥青路面施工要点，18~25%为排水沥青路面空隙率范围，此类材料粗集料含量多，宜被压实，但也很容易压碎集料，进而影响混合料的粘聚力，甚至出现松散、掉粒等问题。基于此，必须合理控制碾压设备选型、碾压遍数和温度。碾压施工时，初压可采用2台12t双钢轮压路机进行施工，初压温度不得低于150℃，碾压遍数为2~3遍。复压时可采用2台30t胶轮压路机进行施工，温度不低于130℃，碾压遍数为2~3遍。终压时采用1台12t双钢轮压路机施工，温度不低于100℃，碾压遍数为2~3遍。完成碾压施工后，保证压实度满足规定。

五、结束语

综上所述，随着高速公路使用年限的不断增加，在行车荷载和自然因素的长期作用下，沥青路面病害越来越显著，尤其是车辙病害。为此，必须在全面了解沥青路面病害原因，才能更好地提出具有针对性的防治措施，从而有效提升路面的使用性能，延长工程使用寿命。

参考文献：

[1] 龚照东.高速公路沥青混凝土路面车辙病害及防治对策分析.中外建筑,2020(02):185-186.

[2]罗又元.公路沥青路面车辙病害养护标准及养护对策研究[J].西部交通科技,2019,(10):61-63.

[3]徐敏强. 浅析高速公路沥青路面常见病害原因分析与处治措施[J]. 丝路视野,2018,(11):116.