沥青路面车辙产生原因及预防措施分析
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沥青路面的车辙产生原因及预防措施分析摘要：车辙是沥青路面在渠化交通荷载作用下常见的病害之一，介绍了车辙病害的分类及产生原因，并提出了预防车辙病害的措施。
关键词：车辙原因措施
1 引言
沥青路面具有良好的力学性能、路用性能、舒适的行车性能以及可便捷地施工养护等优点，在世界各国得到了广泛的应用，从乡村道路到城市道路，均被普遍采用，成为公路建设的首选路面结构形式。
在我国，已建成、在建、重建的高速公路中有90%以上都采用了沥青路面。
但随着我国社会经济和交通运输的快速发展，客运和货运量迅速增加，道路交通流量迅猛增大，特别是重载车辆的增多和高压轮胎的使用，交通流的渠化，车辙已成为高速公路沥青路面的主要病害之一。
车辙的出现严重影响路面的使用和服务质量，直接影响行车的安全性和舒适性，如不及时进行处理，易于诱发其它病害，加速路面破坏，增加沥青路面的运营成本。
因此，研究沥青路面车辙病害产生的原因并制定其防治对策十分必要。
2 车辙产生原因分析
2.1车辙的分类
车辙的产生过程划分为三个阶段：1）开始阶段的压密；2）沥青混合料的流动；3）矿料骨架的重新排列及矿料骨架的破坏。
从
车辙的产生过程可以将其分为结构性车辙和失稳性车辙，这二类车辙在路面破坏形式上较为常见；还有一类是磨损性车辙，在冬季，面层受到带钉轮胎和带链轮胎的磨耗而形成的车辙，这类车辙在我国发生的很少。
因此又可以把沥青路面车辙主要分为结构性车辙、失稳性车辙和磨损性车辙三类。
2.2 产生原因
由于沥青混合料的组成及性质复杂，因此产生车辙的原因有多个方面，其中气候条件、交通条件、路面坡度、沥青混合料的性质。
(1)气候条件
沥青路面是暴露在大气环境下的结构物，受到降水、气温及太阳辐射等因素的影响。
沥青混合料随着地面温度的升高，沥青本身的弹性下降，粘度也随之下降，抗剪强度降低，抗变形能力差，进而影响混合料的弹性性能，在超载轮胎压力和推挤的剪切力作用下，出现路面蠕变和塑性变形，多次重复的蠕变和变形累积，最终形成车辙。
(2)交通条件
车辙是沥青路面在行车荷载的反复作用下产生的永久变形。
交通条件的影响主要包括超载超限荷载和渠化交通两方面。
虽然我国对超限和超载的治理力度逐渐加大，但是重型超载车辆仍在大型货物运输车辆中占有较大比重。
另外渠化交通是产生车辙并进一步加剧车辙危害程度的一个重要因素。
我国的路面设计规范是以累计交通量来控制路面的使用寿命。
沥青混合料作为一种弹塑性材料，其
回弹需要一个过程，而大量车向一个方向持续运动，使得剪切应变产生累积，最终造成推移和车辙变形。
经交通部重载交通抗车辙沥青路面设计研究的alf（accelerated loading facility，大型足尺路面加速加载试验仪）试验发现，荷载分布越窄，交通渠化越严重，车辙深度就越大。
(3)路面坡度
山区公路的连续大上坡路段易出现车辙，因为车速慢、荷载作用时间长以及车速降低与温度升高的等同性，所以上坡路段较平坡更易产生车辙。
关于车速降低对车辙影响的大小，单从理论上分析，沥青混合料作为一种粘弹体，遵从流变学的温度与时间的换算法则，当车速为100km/h时，15cm厚沥青混合料层底部荷载作用时间为0.01s，而车速降至10km/h时，荷载作用时间增加到0.1s，也就是说相同数目、相同轴载的车辆通过时，车速越慢，对路面造成的影响越大。
（4）沥青混合料的性质
沥青混合料是由沥青与级配碎砾石组成的一种弹粘塑性材料，具有一定的高温稳定性能，但在荷载的作用下也具备蠕变和应力松弛的特点。
沥青混合料抗车辙能力主要在于其抗剪切能力的大小。
沥青混合料的抗剪切能力主要取决于沥青混合料的粘结力和内摩
阻力，影响沥青混合料粘结力的因素主要是沥青粘度、沥青用量、沥青与矿料相互作用的特性，沥青的粘度越高，沥青混合料的粘结力越大，因而具有较高的抗剪强度。
3 车辙病害的预防措施
车辙的预防应从路面结构和基层条件、沥青混合料的性质、施工过程三方面进行控制。
3.1路面结构和基层条件
沥青路面的高温下的塑性变形还受面层厚度、基层类型及强度影响，并和基层自身的施工质量相关。
首先，在行车荷载反复作用下，沥青路面的蠕变和高温塑性变形随面层厚度的增大而略有增大，这也是解释车辙随沥青面层厚度增加而增大的理由。
其次研究表明，基层条件对沥青路面车辙也有影响。
刚性和半刚性基层比柔性基层更容易产生车辙，刚性和半刚性基层的整体性好，承载能力强，横向传递荷载的能力也很强，这恰是沥青面层的弱项，沥青面层整体性相对较差，横向传递荷载的能力相对较弱，两种结构特点的差异，容易在层间尤其是沥青面层的底部产生应力集中点，造成面层的开裂和水破坏，进而影响到基层和面层的层间连续和上部应力的传递。
相反对于柔性基层路面结构，基层和面层的结构受力特点相似，则没有类似问题。
此外，半刚性基层在我国高等级公路上的大范围使用，基层的纵横裂缝首先反射到面层然后出现唧浆现象，随着基层材料的唧出，纵横缝两侧的路面碎裂下沉，表面层也会出现类似车辙的病害，应视为由基层病害引起的车辙。
3.2 控制沥青混合料的性质
针对我国现行车辙试验规范值偏小的情况，我们在沥青混凝土配合比设计时应有意识地提高混合料中车辙试验的动稳定度值标
准，以减少车辙的产生。
选用粘度高、针入度小、软化点高、含蜡量较低的优质石油沥青；选用改性沥青，提高混合料的粘结力；采用满足规范级配要求的粒径较大的碎石(尖锐棱角、粒糙表面和良好的级配)、碎石含量较多的沥青混合料，严格控制针片状含量；将矿粉用量与沥青用量的质量比控制在1．0～1．2，天然砂的含量<15％或采用机制砂；严格控制沥青用量，尤其不要过量；沥青混合料施工压实度必须满足规范要求；尽量选择粗颗粒含量稍高、细颗粒含量适宜的级配。
3.3控制施工质量
沥青混凝土路面施工，从目标配合比到生产配合比，到配合比的验证，工程技术人员应完成全部试验，认真分析数据，保证级配好、油石比最佳。
为了确保沥青路面的混合料级配、油石比、压实度、平整度、抗滑指标，施工中监理应掌握拌和站控制室的数据，了解各集料、沥青、矿粉的用量，从而控制混合料的级配、油石比。
路面摊铺碾压时，应掌握熨平板的振级，从而保证松铺系数可靠，压实厚度足够，减小车辙深度为保证平整度好，应在试验段确定碾压方式，施工中严格控制碾压l方式，临理应认真控制，甚至对碾压遍数进行计数，从而保证可靠的压实度，好的平整度。
对于抗滑指标是混合料自身俘在的纹理性能，不应牺牲压实度片面追求。
施工中，往轮碾上喷洒水的时候，要注意控制喷洒量，以防降低混合料温度，要采用雾状喷洒器。
在混合料接缝处或冷热搭接处，要采用横缝横压。
4 结语
车辙的产生原因多而复杂，在实际应用中应根据实际工程的特点采取相应的预防措施，对车辙的控制要贯穿于设计和施工阶段的始末，努力实现减少沥青公路的车辙病害，保证公路畅通和行车安全的目的。
参考文献
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