山东建筑大学 山东济南 250101
摘要:沥青路面使用过程中,车辙已经成为最常见的病害之一,严重影响了道路的行车安全和车辆的舒适程度,因此本文对车辙的四种类型进行了简单的阐述,并提出了相应的预防措施。
关键词:沥青路面;车辙;成因;防治措施
一、沥青路面车辙类型
1)失稳性车辙
在高温条件下,沥青变软会使粘结性降低,从而使沥青混合料的高温稳定性不足,在车辆荷载反复作用下,面层内部的剪应力大于混合料的抗剪强度,轮迹带内的材料产生侧向剪切流动的横向位移而形成车辙。这种类型的车辙常出现在沥青中面层,一般都有两侧沥青混合料鼓起现象,车辙断面成W型,易发生在车速慢、横向应力大的上坡路段。
2)结构性车辙
结构型车辙是由于路面结构整体刚性不足,由荷载作用下产生的永久变形累计造成的,路基或者是基层路面结构层强度不够,所以当有车辆等外在压力下就会逐渐导致路面变形,基本上是以凹陷为主。这种变形通常发生在施工后的2年内,当基层的附加压实作用很大时,轮迹处的路面由于基层、垫层及土基的压密和固结作用而出现车辙。
磨耗性车辙
高速公路在使用过程中会不可避免的出现磨损的情况,主要是由于沥青路面表面层的材料受车轮摩擦和自然环境因素作用下持续不断损耗而造成的,尤其是在行车道两侧位置,车辆轮胎在行车过程中与路面结构反复摩擦,再加上外界环境的影响,路面面层内集料颗粒就容易渐渐脱落,路面磨损会比较严重从而产生车辙。
4)压密性车辙
由于路面结构自身发生变形,作用于面层的车辆荷载经过传递扩散,对路面的各结构层产生了二次压实,使得面层以下包括基层在内的各结构层发生了永久性的变形,主要是施工时碾压不足,开放交通后被车辆压密而形成车辙。这类车辙基本上属于路面施工质量控制不严造成的,从外观上观察这种车辙,断面表现为凹形,标线没有发生变形,两侧也并没有凸起。
二、车辙的成因分析
1)外部因素
外部因素中影响最大、最普遍的因素是荷载和温度。
(1)荷载对车辙的影响:在车轮水平和竖向荷载作用下,沥青面层内产生剪应力,使沥青混合料产生剪切变形。长期受到此种荷载作用,混合料的变形不可恢复,就形成了车辙。随着轴载的增加,剪应力高值的分布范围由上面层向中面层转移,使产生的车辙深度增加。
(2)温度对车辙的影响:路面车辙的发展过程实际上是沥青混合料在高温和重载下的蠕变过程,高温有明显的影响。沥青混合料的导热系数较小,表面高温很容易与大气发生热交换,内部的热量却不能很快的释放出去,内部持续的高温时间越长,沥青的粘聚力越容易降低,导致抗剪强度降低容易出现车辙。在我国,同样是高温天气,南方比北方出现车辙的几率要小,原因就是南方高温天气时的雨水较多,对沥青路面起到了降温散热的作用。
(3)施工因素:①材料把关不严,粗集料质量不高,压碎值达不到要求;②混合料离析严重,造成级配偏差,产生软弱的混合料;③施工现场组织差,造成碾压温度过低或不及时、漏压,导致路面压实不足;④层间结合处理不当,基层与面层间没有透层油渗入的痕迹说明两者之间的粘结强度很低,或者错误的增加了粘层油的撒布量使多余的粘层在高温时形成滑动层。
2)内部因素
(1)设计因素:路面发生车辙严重的路段一般是行驶重载和超载车辆的地方。超载、重载货车在上坡路段时,沥青材料长时间承受荷载与高温条件是等效的,且时间是累积的。所以,对粘度比较大的改性沥青来说,纵坡越大,出了因应力增加和作用深度加深而增加车辙外,还会因为行车速度慢和应力作用时间长而更容易加重车辙。因此,用于长上坡路段的沥青混合料应具有较强的抗车辙能力,但在设计时并没有对此做出特殊的处理。
(2)材料因素:①沥青材料性质的影响:优质沥青的使用提高了路面的使用性能。SBS改性沥青和70号沥青混合料进行了车辙的室内试验对比,采用级配类型为AC-20,设计方法采用GTM设计,结果可以看出,改性沥青的粘度大于普通沥青粘度,并且改性沥青混合料的抗车辙能力明显高于普通沥青混合料。②添加改性剂:提高原材料的性能也能够显著提高路面的承载能力,例如在沥青中加入SBS、SBR、橡胶粉等,或者在沥青混合料中添加抗车辙剂来提高沥青混合料的抗车辙性能。
三、车辙的防治措施
1)优化沥青混合料级配
由于沥青路面剪应力变形主要发生在中面层,因此优化选择中面层的级配非常重要。从抗车辙的角度考虑,粗集配混合料的抗车辙性能要比细级配的好。各层沥青混合料采用骨架密实结构,上、中面层采用机制砂,同时控制机制砂的粉尘含量不超过10%。
2)提高原材料质量管理
①采用坚硬、表面微观粗糙度大、棱角性好、与沥青黏附性强的粗、细集料,中、上面层集料水洗,并且针片状和软石含量不超过10%。
②加强集料的存放管理:集料存放在坚硬、清洁的场地;机制砂存放处有雨棚和遮雨的篷布;不同规格的集料用隔墙分开;控制集料堆放的高度。
③采用针入度低、软化点高、含腊量低的高黏度沥青。
3)施工质量控制
①确保结构层之间的结合:在半刚性基层上采用热沥青同步碎石作下封层 ,沥青层之间必须洒粘层油。
②加强压实管理:加强碾压、避免离析,确保压实度。初压温度不低于160°,选用大吨位双钢轮振动压路机。如果产生推拥现象,说明粗集料没有充分嵌挤好,或者嵌挤作用没有充分发挥。碾压时压路机尽量少洒水,避免沥青表面温度下降过快。施工期间确保SMA路面不泛油。
四、结语
车辙是在行车过程中与沥青路面结构相互作用的结果,是沥青路面严重的主要病害。本文简单讨论了沥青路面车辙的4种主要类型及影响车辙产生的具体因素,对路面车辙有了一个简单的认识,因此在实际应用中,因地制宜,结合实际情况采取相应的预防措施,提高路面质量。
参考文献:
[1]官万奎.沥青路面集中类型车辙的成因分析与防治[J].科技与生活,2010
[2]高联斌.沥青路面车辙类型与影响因素[J].山西建筑,2017