摘要：在我国交通基础设施的建设下，公路铺设及其维护的问题也引起广大施工人员的关注。车辙作为我国沥青路面施工中较为常见的情况，多是产生在车轮经常碾压的轮迹带上。车辙的出现在一定程度上影响着路面平整度、路面结构整体强度，并且使得路面产生了裂缝、坑槽等的损伤。在车辙明显的时候，将影响驾驶员舒适性及其车辆操控的稳定性，甚至影响到行车的安全。本文主要对公路工程的路面车辙原因进行分析，并且提出了加强防止的措施，希望可供相关从业者的参考借鉴。
关键词：公路工程；路面车辙；成因分析；防止措施
1 路面车辙的类型分析
1.1 磨耗型车辙
由于沥青路面结构面层材料在车轮磨耗和自然环境作用下持续不断地损失形成。在交通车辆轮胎磨耗和环境条件的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落；在冬季路面铺撒防滑料(如：砂)时，磨损型车辙会加速发展。此外，汽车使用防滑链和突钉（胶钉）轮胎时会使其加速发展。
1.2 结构型车辙
交通荷载反复作用下，路面结构产生整体永久变形而形成的结构型车辙。常起源于路基及碎石基层变形的积累。这类车辙主要是基层等路面结构层或路基强度不足，在交通荷载反复作用下产生向下的永久变形、作用或反射于路面。
1.3 失稳型车辙
沥青路面结构层在交通渠化作用下，当沥青混合料高温稳定性不足时，由于材料的粘性流动变形而形成。绝大多数车辙是由于在交通荷载产生的剪切应力的作用下，路面层材料失稳，凹陷和横向位移形成的。此类车辙的外观特点是沿车辙两侧可见混合料失稳横向蠕变位移形成的凸缘。一般出现在车辆轮迹的区域内，当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力，特别是重载车辆高频率通过，路面反复承受高频重载时，极易产生此类车辙。此外，在高速公路的进出口，交费站或一般公路的交叉路口等减速或缓行区，这类车辙较为严重。因为这些地区车速较低，交通荷载对路面的作用时间较长，易于引起路面材料失稳、横向位移和永久变形。
2 路面车辙产生的阶段
2.1 初始阶段的压密过程。沥青路面碾压成型前是由骨料、沥青、空气组成的经均匀拌和的松散混合料，经碾压，骨料被强行排列成一定的骨架结构。在沥青路面碾压成型开放交通以后，沥青面层及各结构层材料中均存在一些空隙，在汽车荷载重复搓揉作用下，混合料仍会有进一步的压密过程。
2.2 沥青混合料的流动过程。高温下的沥青混合料处于以粘性为主的粘弹性状态，在车轮荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，路面受载处出现压缩剪切变形，从而使混合料的网络骨架结构失稳，而向两侧隆起。
2.3 矿质集料的重新排列及矿质骨架的破坏。高温下处于半固体状态的沥青混合料，由于沥青及沥青胶浆在荷载作用下的流动，此时矿质骨架逐渐成为荷载的主要承担者，再加上沥青的润滑作用，矿质集料会产生错动，促使沥青及胶浆向其富集区流动，从而使混合料的网络骨架遭受破坏。
3 公路工程路面车辙的产生原因分析
3.1 外因分析
3.1 1荷载。车辆荷载的作用下沥青路面产生的变形包括弹性的、粘弹性的和粘塑性的三类。渠化交通使不可恢复的粘塑性变形和来不及恢复的粘弹性变形得以累积而形成车辙，所以交通量对车辙的影响包括作用次数和作用间歇时间两个方面。现实中超载现象非常严重，这对沥青路面的影响比交通量还要大，轴重超载往往会造成变形的不可恢复性，因此对超载要严格控制，这也是我国目前路面破坏的主要原因。
3.1.2温度。低温时沥青趋近弹性体，微小的变形可以忽略不计，但在一定的高温条件下，当足够的荷载作用时变形就非常明显了，这时的变形主要包括粘弹与粘塑两部分。我国很多地区夏季炎热，为路面病害垫定了温床，因此这也是我国车辙病害高发的原因之一。
3.1.3碾压。压实质量不足是当前产成车辙病害的主要原因。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从现场的取样试件检验分析发现，45℃、0.7MPa下的压实度达0.917（以马歇耳75次击实为标准）；保温松散后重塑，轮碾成型后压实度可达0.98；轮碾搓揉成型后压实度可达0.98―1.0，由数据可以证明压实度和压实方式对车辙的影响是很显著的。
3.2 内因分析
3.2.1沥青：第一，沥青粘度。沥青粘度对车辙具有显著的影响，我国南方习惯上喜欢采用的沥青标号要稠一些，标号不同与北方，针入度要差1―2个等级。由于针入度是条件粘度，同标号的沥青抗车辙能力并不相同，因此在经验指标体系中用软化点来补充针入度的不足。此外，因为蜡对沥青的影响相对较大，所以在石蜡沥青中又补充了一个含蜡量指标。第二，沥青用量。沥青用量是沥青对车辙另一个显著的影响因素。过多的沥青用量将在沥青混合中形成游离的自由沥青，在高温条件下因荷载作用会发生明显的粘性流动变形。即使沥青的用量控制精度甚高，也必须严格控制混合料的配合比。
3.2.2集料：第一，集料的形状。针片状含量偏大导致压碎值过大，在荷载作用下就很容易发生变形。第二，集料的规格。虽然沥青路面施工规范给出了粗集料、石屑的规格要求，但是由于筛分工序不严，超规格现象仍然常有。这就使原来设计合理的配合比大打折扣，因此影响了混合料的承载能力，对车辙的产生留下了隐患。第三，集料供应的稳定性。多家小规模的集料供应商，其生产的原料质量规格不一，使混合料的性能显著降低，导致车辙的易发性。
3.2.3级配：级配的影响是重要的，也是复杂的。级配是决定混合料组成结构的最重要因素，对于抗车辙而言，需要一个高温下即使沥青处于完全粘性流动状态下，也能够保持稳定的骨架结构。大量研究表明稳定的骨架结构应满足的一个极限条件是沥青混合料的最小空隙率为3%-4%。
4 公路沥青路面车辙病害的防治措施
4.1 调整混合料的矿料级配
现行密实型连续密级配沥青混合料，集料的嵌挤作用比较差，高温抗车辙能力不足，建议对原有沥青混合料的级配进行优化调整，减少公称最大粒径附近粗集料用量，并减少0.6mm以下部分细料的用量，使中等粒径集料较多，形成“S”型嵌挤密实型级配曲线，提高抗车辙性能。改善矿料级配不应只注重上面层，对下面层必须同样引起重视。同时设计过程中可以考虑采用SMA、SAC等抗车辙性能较强的混合料结构。
4.2 控制沥青用量和改善沥青性能
公路路面出现车辙，沥青用量偏大是重要原因，因此，在改建或大中修过程中，应严格控制沥青用量，对于部分地域夏季气温较高的地区，沥青用量应在最佳沥青用量的基础上减少0.2%～0.3%。同时可以通过改善沥青性能提高沥青的抗车辙性能，尽量采用稠度和粘度较高，高温性能好的沥青，可以采用70#或50#沥青。在超载车辆多、气温高、纵坡较大的上坡路段可采用改性沥青，比较典型的是在基质沥青中添加SBS改性剂，SBS是苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物，它独特的结构使沥青的韧性提高、软化点上升、渗透性降低、高温下的流动倾向减弱，还能提高沥青的刚性、拉伸强度、延性以及回弹性，进而提高沥青混凝土路面的抗车辙性能。
4.3 掺加抗车辙剂等外掺剂
掺加抗车辙剂是提高路面抗车辙性能的有效措施，在我国常用的抗车辙剂主要分为聚合物类和岩沥青为代表的天然沥青类两种。聚合物类的常用产品有法国的PR、德国的DOMIX和Duroflex、国内的有交通运输部公路科学研究院的RA抗车辙剂等，天然沥青类有岩沥青、湖沥青等。聚合物类抗车辙剂中含有的聚合物纤维在高温状态下熔融，可在沥青中起到加筋的作用，增强了沥青的稠度，降低了沥青对温度的敏感性，提高了沥青的弹性恢复性能指标，使得沥青混合料的韧性增强，高温抗车辙性能得到显著提高但由于其与基质沥青发生的不是化学反应，与基质沥青的相容性较差，故低温性能和抗水损害性能不足。岩沥青类抗车辙剂含有大量的极性键，使得它与矿物石料表面的吸附力增强，显著增加了沥青与集料的结合，又由于岩沥青与基质沥青天然的相容性和自身的高温稳定性（高软化点低针入度），使得基质沥青的韧性也得到了很大提高，所以表现出来的是高温抗车辙性能，抗水损害性能和疲劳性能都得到了大幅度的提高。
结束语：
车辙病害作为公路工程中较为常见的病害之一，对路面使用性能及其形成安全有着较大的影响，提升沥青道路抗车辙性能，能够从沥青路面材料和路面结构组合两个方面来着手，不同措施对抗车辙性能的改善程度并不相同，需要进行比较找寻经济有效的方式。只有这样，才能更好地促进我国交通事业的发展。
参考文献：
[1]孙建波.沥青路面结构抗车辙的研究[J].黑龙江科技信息，2015（11）：313-315.
[2]严睿.沥青混合料抗车辙性能试验研究[D].南京：东南大学硕士学位论文，2014.
论文作者:张洪新
论文发表刊物:《基层建设》2016年17期
论文发表时间:2016/12/1
标签：车辙论文; 沥青论文; 路面论文; 荷载论文; 性能论文; 结构论文; 用量论文; 《基层建设》2016年17期论文;