摘要：作为一种柔性路面结构，沥青混凝土路面因其良好的力学性能、舒适的行车效果、简单的施工工艺及便捷的养护措施而在我国现代公路建设中得到了广泛应用。然而随着重载交通的日益增加与复杂环境的持续作用，加之施工过程等诸多因素的综合影响，致使沥青混凝土路面早期破坏现象严重，特别以车辙最为突出，故此本文以此为论述对象展开技术分析。
关键词：公路工程；沥青路面；车辙成因；防治策略
1.沥青混凝土车辙形成过程
1.1初始阶段的压密
沥青混合料在未碾压成型前，其主要呈现为以沥青、骨料、空气为主要组成的松散状态，混合物中沥青及其与矿粉组成的胶浆在高温环境下呈半流动状态，此时一旦经过碾压作用，胶浆便会被挤进矿料间隙中，同时在强力作用下，骨料结构便会重新排列，此时所形成的新结构具有一定的密实骨架，并且在后期运营中经行车荷载作用还会进一步密实。
1.2沥青混合料的流动
在高温环境下，沥青混合料呈现为以粘结为主的半固体状态，其中在车轮作用下沥青及其沥青胶浆会产生一定的流动，致使混合料网络骨架遭到破坏，从而使其结构失去稳定性。混合料中所含半固体物质，其中一部分填充了混合料空隙，另一部分则随混合料而自由流动，进而导致路面受载处易因压缩变形而产生车辙。
1.3矿质骨料重排及矿质骨架破坏
由于高温环境下呈现为半固体状态的混合料在荷载作用下沥青及其胶浆会率先产生流动，进而导致混合料中由粗、细骨料组成的骨架逐渐转变为直接承受荷载作用，此时骨架便会沿矿料间接触面进行滑动，促使沥青及其胶浆流向富集区，最终流向混合料自由面，尤其是当各骨料间沥青及其胶浆含量过多时，该过程则会表现更加明显。
2.沥青混凝土路面车辙类型及其形成机理
2.1结构型车辙
此类车辙主要因路基与路面基层变形所引起，当路面各结构层强度无法承受上部荷载时，路面以及路基便会在整体下沉情况下产生永久变形，此类车辙以“W”字样为主要呈现形态，一般宽度较大且两边无凸起迹象，主要是因基础承载力不足而使路面结构下沉所致。基于实际情况的分析，结构型车辙主要是因混合料离析所造成，混合料一旦发生离析，便会因渗水产生的水损坏而逐渐消弱路面基层与面层的材料强度，进而导致路面结构因承载力不足而产生车辙。
2.2失稳性车辙
在车辆荷载的反复作用下，由于沥青混合料中粒料颗粒与沥青薄膜间容易产生较大的剪切力（夏季高温环境下尤为突出），因此极易导致混合料内部粒料间形成错位，当混合料自身稳定能力不足以承受这种巨大的剪切力时，其便会因无法恢复变形的积累而产生车辙。沥青混合料失稳性车辙的产生主要是因其流动变形特性所致，在夏季高温条件下，受重载与密集交通荷载的作用，沥青混合料极易产生较大的流动变形。
2.3压密性车辙
压密性车辙是因路面结构被压缩而形成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆沥青路面施工过程中，由于施工工序控制不严，路面压实度不足，致使混合料因未完全压实而存在较大的剩余空隙率，因此在通车运营过程中一旦温度升高，沥青混合料在车辆荷载的反复作用下便会被继续压实，使其空隙率逐渐趋于稳定，进而导致沥青路面因混合料二次压密而出现车辙。
3.沥青混凝土路面车辙形成原因
基于高温气候与交通荷载的共同作用，沥青混合料在粘塑性变形的积累下形成车辙病害，其为内、外因素综合作用的结果。研究表明：沥青混凝土路面因沥青材料（主要为沥青用量及其高温粘度）因素而产生车辙的比例约为40%，剩余60%则因其他原材料、级配以及施工工艺所造成。
3.1外部因素
3.1.1荷载
在车载荷载作用下，沥青混凝土路面主要产生粘塑性、粘弹性与弹性三种变形，由于来不及恢复的粘弹性变形与不可恢复的粘塑性变形在渠化交通作用下因得以积累而形成车辙，因此作用间歇时间与作用次数为车辙所受交通量影响的两个主要方面。在超载严重且频繁的现实中，其对沥青路面的破坏远超交通量，并且轴重超载的作用所产生的路面变形往往是不可恢复的，因此超载为我国目前造成沥青路面车辙病害的主要原因。
3.1.2温度
在低温环境下，趋近弹性体的沥青可以忽略不计其微小性变形，当处于高温环境时，在足够荷载作用下变形则会非常明显，此时主要表现为塑弹与粘弹两部分变形。我国大多地区夏季较为炎热，为路面病害的形成垫定了“温床”，同时也是车辙病害频发的原因之一。
3.1.3碾压
压实质量不足为沥青路面产生车辙的常见原因。曾有试验表明，现场所取试样在45℃、0.7MPa环境下以“马歇耳75次击实“为标准其压实度为0.917；在保温松散重塑后，采用轮碾成型后的压实度为0.98，而采用轮碾搓揉成型后的压实度可达0.98~1.0，由此证明：压实方式与压实度对沥青路面车辙具有显著的影响。
3.2内部因素
3.2.1沥青
（1）沥青粘度。沥青粘度对车辙影响显著，我国南方对于沥青选择习惯性采用较小标号，并与北方相比针入度要低1~2个等级。沥青针入度作为条件粘度，即使标号相同的沥青，其所具备的抗车辙能力也不相同，故此在经验指标体系中，通过软化点的引入来对针入度的不足之处给予了补充。
（2）沥青用量。在沥青混合料中，过多的沥青用量会于其中形成游离态自由沥青，此时在高温环境与交通荷载的共同作用下，混合料便会发生显著的粘性流动变形，进而容易导致车辙形成。
3.2.2集料
（1）集料形状。过高含量的针片状石料会使集料压碎值增大，其所配制的沥青混合料在形车荷载作用下极易发生变形，进而导致路面产生车辙；
（2）集料规格。在沥青路面施工规范中，虽然对集料规格做出了要求，但在实际施工中由于工序控制不严，超规格现象仍然时有发生，如此便会对设计配合比的结构性能造成影响，致使混合料承载力降低，进而为道路运营期间车辙的产生埋下隐患；
（3）集料级配。集料级配对沥青混合料的性能影响重要且复杂，其为混合料组成结构的决定性因素，对于抗车辙而言，所需要的是在高温条件下即使沥青处于完全粘性流动状态也可报持路面稳定的骨架结构。研究表明：对于稳定骨架结构的形成，其中一个极限条件为沥青混合料必须具备3~4%的最小空隙率；
（4）集料供应的稳定性。供料市场小规模供货商较多，其所生产的原料规格与质量波动较大，致使拌合的混合料性能明显降低，从而导致沥青路面车辙的易发性。
结语（防治策略）
基于以上论述，本文通过笔者实践经验的总结，就关于公路沥青混凝土路面车辙的防治，建议性提出以下5点策略：
（1）加强施工过程管理，实时控制混合料空隙率（高速公路与一级公路为2%~4%），可有效抑制路面结构车辙的形成；
（2）路面结构各层间结合不好及中下面层松散断裂等破坏为路面车辙的一个诱发主因。实践证明：一般情况下路面变形明显、车辙深度较大的路段已基本丧失层间粘结作用，路面层间粘结良好的路段则表现出完好的路况；
（3）对于SMA沥青混凝土路面而言，通过实际合理确定沥青、木质素纤维用量及粉胶比，使混合料内部形成性能良好的胶浆，对于路面抗车辙性能具有明显的提升效果；
（4）在确保集料设计级配满足规范要求的前提下，控制关键的4.75mm筛孔通过率≤30%，1.18~2.36mm筛孔的石料含量≤3%，如此石料嵌挤作用会因级配曲线呈S形而增强；
（5）对于SMA沥青混凝土路面抗车辙性能的改善，利用有限元法分析表明：保证层间状态的连续，对各层内及层间接触的剪切应力可实现有效降低，进而路面因各层及层间破坏的减少而提高抗车辙性能。
参考文献
[1]JTJ 073.2-2001，公路沥青路面养护技术规范[S].
[2]薛琳.沥青路面车辙病害的影响因素及预防措施[J].交通世界，2017（31）：33~34．
论文作者:王生财
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/7
标签：车辙论文; 沥青论文; 路面论文; 荷载论文; 结构论文; 混凝土论文; 便会论文; 《建筑学研究前沿》2018年第19期论文;