田潇
重庆交通大学土木工程学院 重庆 400070
摘要：沥青路面车辙问题在所有的公路病害中表现突出，是公路病害的主要表现形式，为减少路面车辙问题所带来的一系列经济、安全等问题。沥青作为一种粘弹塑性材料，其本身的力学性能极为复杂，影响沥青路面车辙问题的因素很多。本文对影响沥青路面车辙产的成因进行了较为细致的概述并且总结了车辙研究中存在的一些问题。
关键词：沥青混凝土 路面车辙 影响因素
1、引言
（一）路面车辙研究的重要性
沥青混凝土路面凭借其良好的路用性能在世界各地受到广泛采用。沥青混凝土路面是一种连续式无接缝的路面结构，具有力学性能优秀，汽车行驶乘坐舒适、路面扬尘低、汽车振动小、低噪音、维护简单等特点。在我国，随着经济技术的发展以前多用的水泥混凝土路面逐渐被淘汰，沥青面层的道路在我国使用越来越多，越来越多的城市也都提出“白变黑”工程，然而从整体上看来，交通需求量的急速增长大大的超过了预期，并且重型运输车辆比例的不断提高。考虑到沥青混合料的粘弹性特性以及影响沥青路面高温特性因素的多样性，车辙产生的原因非常复杂，如何防止沥青路面车辙成为道路工程研究的热点和难点之一。
（二）沥青路面车辙研究中存在的问题
1.理论研究方面
从上个世纪60年代以来，车辙问题经过这么多年的研究，发现弹性体系在路面高温条件下无法准确的描述，现在的路面模型更多采用粘弹性或者粘弹塑性理论，然而还是无法准确的描述在高温条件和车辆重载下的车辙情况。
2.在沥青路面车辙实验方面
从上个世纪60年代以来，车辙问题经过这么多年的研究，发现弹性体系在路面高温条件下无法准确的描述，现在的路面模型更多采用粘弹性或者粘弹塑性理论，然而还是无法准确的描述在高温调价和车辆重载下的车辙情况。
3.在沥青路面车辙影响因素分析方面
目前我国大部分的车辙影响因素分析，主要都是通过改变沥青集料的级配形状或者是沥青种类来分析对车辙的影响而没有系统全面的探究车辙的影响因素。
4.在沥青路面车辙分析的数值方法研究方面
目前主要采用了有限元法，并且大部分学者都是采用将实际的空间模型简化为二维有限元模型，然后模拟路面受载荷情况并计算永久变形，且不论二维三维结果的数值差异，二维模拟显然与实际荷载情况有很大不同。
简单的说来，虽然经过这么多年的研究和发展，对沥青路面车辙计算的认识已经有了很大的提高，但是对于一些例如高温等特殊情况下的车辙模拟计算，还需要各位学者进一步的研究，才能够准确模拟路面车辙的实际情况。
2、沥青路面车辙产生机理及影响因素
（一）沥青路面车辙产生机理
第六届国际沥青路面设计会议(1987年)时，Eisenmann Hilmer提出当路面压实足够的前提下，不会产生压密型车辙，并证明了沥青路面剪切变形的等积性，进一步提出车辙的产生原因为剪切流动变形。
根据前人的研究总结得出引起路面车辙产生大部分原因来自于剪切变形，因压密性变形或者其他因素而产生的车辙问题所占比例非常小，根据我国目前常采用的路面结构为半刚性沥青路面结构，由于这种结构的自身特点，很难在基层产生变形，其产生啊变形的主要部位集中在沥青面层，且根据大量的调查数据表面，在我国车辙产生的主要变形90%是在沥青混合料层。
（二）沥青路面车辙影响因素
路面车辙作为路面病害的常见形式，其形成原因错综复杂，主要包含两个大的方面一是外因，二是内因，外因主要表现为交通量大小，温度条件等，内因主要包含两方面一是沥青混合料的集配，二是路面的沥青用量。
1.集料级配对车辙的影响
根据李丽明、何兆益选用九种柔性基层级配进行研究结果表面，选择柔性基层级配时，保证级配形成骨架嵌挤结构能明显提高混和料的抗车辙能力，但级配不宜太粗，大于4.75mｍ的粗集料宜保持在70％左右。
刘红英等通过不同公称尺寸集料级配、设计方法、荷载压力以及不同压实厚度的车辙试验研究得到公称尺寸大的粗骨料级配的抗车辙能力高于公称尺寸小的级配的结论。
根据以上研究得出，选用骨料公称直径较大含量较多的级配，能够形成更加稳定的骨架，也往往能够有更加好的抗车辙性能，但是选用公称直径越大并不是无限度，所以应该是保持在一定范围之类，骨料直径越大，相应的孔隙率也会增加，同时在路面设计时选用棱角分明的骨料，能够有效降低车辙病害程度[3]。
2．沥青用量的影响
根据何兆益等学者通过对空隙率和沥青用量的研究得出，沥青用量对路面车辙的影响情况，都可以采用沥青混合料的孔隙率来描述。沥青用量与孔隙率呈线性变化[1]。
孟岩等认为在最佳油石比下，空隙率宜控制在４％左右，以保证级配的密实性。当沥青用量过少时，集料表面沥青膜过薄，混合料呈干枯而缺乏足够的粘结力，不能形成高的强度，稳定性不高。增加沥青用量，混合料的粘结力增强，稳定性随之提高。然而，当沥青用量进一步增加，集料表面沥青膜增厚，自由沥青增多，使颗粒在荷载作用下易于滑动移位，从而稳定度降低。Evans等人的研究表明，车辙随沥青含量的增加而增加，合理的减少沥青用量能够有效的对抗车辙的产生，可以采用马歇尔方法确定的最佳沥青用量高于控制车辙的最佳沥青用量，以提高路面的抗车辙能力。
故通过各位学者的研究可以得出沥青用量对路面的稳定性有很大的影响，沥青过低不能很好的保证抵抗车辙的性能，沥青用量过高也同样不能保证良好的稳定性，也就不能有效的对抵抗车辙，故采用合适的沥青用量，对抵抗车辙有重大的意义，而沥青用量的确定可以根据马歇尔方法来确定。
3.外部环境对沥青路面车辙的影响
（1）交通量
交通荷载是路面承受的荷载的主要来源，交通荷载的大小和总量都将会直接影响路面啊车辙的产生，研究交通荷载对车辙形成具有重要意义。通过采用不同累积作用时间，描述交通量的变化，研究不同交通量情况下，车辙深度的表现情况[2]。
可以看出，轴载累积时间越高，车辙深度越深，轴载刚作用在路面时，车辙深度增加迅速，随着轴载的累积作用时间的增加车辙深度增加单增加的速率较为缓慢。
(2)温度
沥青属于一种温敏感材料，温度的升高和降低，对沥青材料影响较大，转而会影响到整个道路的使用表现，我国许多地区夏季十分炎热，路面长期处于高温状态，为此研究沥青混凝土材料与温度的关系有重要意义。李丽明对此采用两种不同级配下，不同温度下的车辙变形实验，根据试验结果得出路面的抗车辙性能有比较大的影响，温度越高车辙变形程度越高，温度越低车辙变形量越低，特别是在45~60度时，变形增加率最高。
3.结语
车辙的产生不仅与集料密切联系，外部环境也会影响沥青路面车辙的产生，因此在进行沥青路面设计时，不仅要考虑集料集配的要求，同时也要考虑设计路段的外部环境影响，综合考虑后进行设计，延缓路面车辙的产生，破坏路面。
参考文献：
[1]李丽民,何兆益,冯浩雄,靳鹏伟,雷婷.柔性基层沥青路面车辙性能的影响因素[J].材料科学与工程学报,2017,35(04):575-581.
[2]基于动力有限元法的车辙预估计算方法及其应用[J].李丽民,何兆益,张国祥,雷婷.振动与冲击.2010(11)
[3]细集料相对密度对沥青混合料矿料间隙率的影响研究[J].尹义林,金牛娟,陈亮,胡永刚.城市道桥与防洪.2015(05)
[4]集料棱角对沥青混合料性能影响研究[J].马士宾,袁文瑞,王清洲,张彩利.中外公路.2015(02)
[5]沥青混凝土路面抗车辙剂的技术应用[J].彭兴海.交通世界(建养.机械).2015(04)
作者简介：田潇（1996-），男，汉族，重庆市南川区人，重庆交通大学研究生，研究方向：道路与铁道工程