沈阳市市政工程养护管理处 110009
摘要：通过对车辙产生的原因进行分析，提出从沥青材料和矿料结构上改变混合料性能，有效的控制道路车辙的产生。
关键词：控制 公路 车辙
前言
沥青路面的损坏所表现出的形态和特征是多种多样的。这是因为促使路面出现损坏的原因是多方面的。有行车荷载因素，如：超载、重复加载和水平荷载等。也有环境因素，如：温度变化、湿度变化和冰冻作用等。此外还有设计、施工、采用材料和养护管理等原因。目前我省公路沥青路面损坏的形态、多以车辙病害为主。现就将这种破坏类型介绍如下。
一、车辙的原因分析
车辙是路面表面沿轮迹的纵向凹陷。路面产生车辙是由于沥青混合料组成材料和组成设计不足，使混合料稳定性差。或由于基层及沥青混合料面层施工压实度不足，使轮迹带处的面层材料和路基在重荷载反复作用下出现固结变形和侧向剪切位移。有的通车仅2-3年，有的通车仅半年就产生较严重的车辙，深度达2-3CM以上。早期修建的公路更为严重，最大的车辙深度达6CM，局部路段车辙边还伴有推移和拥包。有的路段采取铣刨措施新铺4CM面层后不到二年又产生了严重的车辙。调查结果表明，车辙破坏是我省公路路面破坏的一种主要破坏现象。
经过我们大量试验，认为车辙是由于沥青混合料的高温抗剪切强度不足而产生的侧向流动变形的程度与沥青混合料的高温稳定性直接有关。使用温度稳定性好的沥青是提高沥青混合料温度稳定性的最重要措施。在规定沥青标号范围内使用较稠和粘度高的沥青可以提高沥青混合料的抗变形能力。具体归纳如下：
1、路面结构及材料组成
沥青材料在路面结构中厚度越大，在行车作用下发生永久变形的变形量越大。故路面结构厚度既要有足够的承载能力，又要有较好的抗车辙能力。采用刚性或半刚性基层，可以大大减少基层和路基的变形，从而减小路面的整体车辙。沥青混合料具有一定的蠕变和应力松弛现象，在行车载荷作用下，当沥青混合料的受力超过其弹性极限和屈服点，就可能产生塑性变形，不断积累形成车辙。沥青混合料沥青含量过多及混合料中过多的细集料，也会造成车辙的产生，在生产沥青混凝土时，应该严格控制通过室内试验确定的沥青用量和小于0.075mm的粉料用量。
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2、设计与施工
沥青混合料配合比、基层材料配合比以及路基土壤组成等设计，都可能影响车辙的产生。施工时路基的压实度、排水性能、基层压实度、路面热稳定性等是否达到规范要求也都会影响车辙的产生。
3、道路交通条件
大量重型或超载车辆在路面上行驶，由于其单轴载荷增大，从而更容易产生车辙。同时车轮在不断地磨损路面，特别是在车辆行驶较多的主车道上，也是产生车辙的原因。
4、气象条件
由于沥青混合料是弹塑性材料，沥青路面是黑色路面，吸收热量能力强，所以在气温较高时，路面在行车载荷反复作用下极易产生车辙。在下雨或下雪时，由于雨水通过路面表面裂缝渗透侵蚀了基层材料，使其强度降低，从而使车辙扩大。
二、减轻车辙的措施
（一）改性沥青对车辙的影响
改善沥青的性能我们可以采用聚合物（SBS、SBR、PE等）改性沥青，可以改善沥青混凝土的使用性能，使其满足设计使用期间交通条件的要求，如减少高温时的永久变形或增加低温时的抗疲劳能力。同时，还有改善结合料与矿料粘结强度的能力。聚合物加入沥青后使沥青变稠，粘度增加减小了温度敏感性，结果是相应的减少永久变形并改善沥青混凝土层的荷载分布能力。弹性体聚合物的加入，增加总形变中的弹性形变，可减少粘滞形变的量，并可改善沥青混凝土的柔性。试验结果表明SBS改性沥青混凝土抗车辙的能力明显优于普通沥青混凝土。说明沥青的高温稳定性有所改善，其机理是由于SBS 均布于沥青胶体中，许多乙烯链相互褶叠，并与沥青分子交联，形成相互贯穿的空间网络，从而限制了沥青胶体体系的流动性，增加了抵抗外力能力。而且这个网络在高温时能显著加强沥青体系，提高整个混溶体系的粘度，有研究指出，SBS加入沥青后，不仅使改性沥青发生了相转变，而且关键在于形成了一种均匀的、分相而不分离的织态体系。
改性沥青的高温稳定性与改性剂的种类、掺加剂量息息相关。经改性后其动稳定均有所提高，显然，PE改性后，提高了混合料的高温抗流动变形能力，而SBS改性沥青混合料动稳定度却不如PE改性的效果，SBR对沥青混合料的高温稳定性无明显的改性效果。但从三种改性剂对基质沥青及沥青混合料的其它路用性能改性效果看，经过改性后沥青混合料的极限抗弯拉强度有所提高，说明改性沥青混合料较基质沥青合料承受弯拉应力的能力增强。就弯拉应变，PE改性沥青混合料有所降低，低温抗裂性不如SBS与SBR。SBS改性沥青混合料的低温抗弯拉强度增长幅度最大，低温变形能力大大加强。SBR改性沥青混合料极限抗拉应变介于两者之间，但不如SBS改性沥青混合料，因此，用SBS改善路用低温性能效果更佳。
（二）不同级配类型沥青混合料的高温稳定性
沥青混合料的高温稳定性首先取决于矿料的骨架，尤其集料的相互嵌挤作用，沥青结合料的性质和含量则对混合料剪切变形起制约作用。矿料级配组对沥青混合料高温稳定性起决定性作用。目前国内常用的面层沥青混凝土，主要是以密实式沥青混凝土为主。
传统的AC型是一种密实型连续级配混合料，通常其级配曲线比较靠近最大密度线，因此空隙率一般较小，具有一定的抗水损害能力。但这种悬浮密实结构，强度主要由粘结力构成。在重交通荷载作用下，由于混合料热稳定性不足，易发生车辙变形。
AK型是一种多碎石连续级配沥青混凝土，由于其远离最大密度线，级配中的粗集料较多，而将细集与粗集料联结起来的中间集料相等较少。它的特点是空隙率接近AC—I型级配，表面粗糙，抗滑性能较好，高温稳定性优于AC型级配。
SAC多碎石沥青混凝土，SMA沥青玛蹄脂碎石混合料是一种粗集料间断级配沥青混凝土。即集料组成中，大小颗料不是连续存在。即有足够数量的粗集料形成空间骨架，又有必要数量的细集料填充于骨架间的空隙，使混合料有较高的密实度而形成一种骨架密实结构，故其内摩阻力和粘结力均较高，有很好的抗车辙能力。
从试验结果来看，几种级配类型的沥青混合料，密集配AC的，动稳定度最小。SMA的动稳定度最大，是AC的2.5倍，是AK的2.0倍。SBS改性沥青SMA，是AC的3.5倍，是AK的2.9倍。因此，采用粗集料间断级配的沥青混合料到（SMA、SAC）做路面表面层，可提高沥青路面高温稳定性，减少车辙的产生。
三、小结
综上所述，只有在沥青和矿料结构上改变，才能有效的控制车辙的产生，使行车更加舒适。
参考文献
（1）沈金安，沥青及沥青混合料路用性能[M]，北京：人民交通出版社，2003。
（2）肖庆一，苗少权等，添加PR PLASTS抗车辙剂沥青混合料试验研究[J]，武汉理工大学学报，2006（7）
论文作者:孙文忠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/1
标签：沥青论文; 车辙论文; 路面论文; 高温论文; 混凝土论文; 稳定性论文; 能力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;