车辙的形成原因及预防措施.doc

沥青路面车辙产生原因及防治方法
伴随公路运输量日益增加和运输向重型化发展, 尤其是高等级公路渠化交通运行, 高等级公路沥青路面车辙日趋严重。因为路面上产生过大车辙, 会使: 1）路表过量变形影响路面平整度; 2）轮迹处沥青层厚度减薄, 减弱了路面整体强度, 易于诱发其它病害; 3）雨天车辙内积水造成车辆出现水漂, 影响高速行车安全性; 4）在冬季车辙槽内聚冰, 降低路面抗滑能力, 造成行车危险; 5）使车辆在超车或变换车道时方向失控, 影响车辆操纵稳定性。由此可见, 因为车辙出现, 会严重影响路面使用和服务质量。
中国以前公路等级较低, 交通量小, 基础上未形成渠化交通, 且沥青面层较薄, 所以车辙没有成为关键问题, 路面设计规范也未考虑车辙设计。现在中国广泛采取半刚性基层沥青路面, 现在关键表现出来早期破坏形式是路面裂缝及水损坏, 但伴随经济建设快速发展, 公路交通量不停增加, 交通渠化以及重型车辆出现, 沥青层厚度增加, 路面车辙问题逐步变得突出, 必需引发重视。
1.车辙类型

沥青混合料是一个经典流变性材料, 它强度和劲度模量伴随温度升高而降低。所以沥青混凝土路面夏季高温时, 在交通作用下, 因为交通渠化, 在轮迹带逐步形成变形下凹, 两侧鼓起所谓“车辙”。依据它形成原因, 可分为下列三种类型:
（1）结构性车辙 : 这种车辙是指土路基、 （底）基层、 沥青面层等结构层强度不够引发永久变形。它特点是宽度比较大, 两侧没有隆起, 横断面呈凹陷。
（2）失稳性车辙: 这种车辙是指沥青面层深入被压实及侧向流动变形, 这种变形关键发生在重载车辆车轮常常作用部位。其特点是车轮作用部位下陷, 两侧向上隆起, 看是一个槽沟。
（3）磨损性车辙: 这种车辙是人为性原因造成。比如: 有些车辆在雨雪天气里, 为预防轮胎打滑, 在车轮上加防滑链或使用镀钉轮胎, 多发生在中国北方严寒地域。
2、 车辙形成过程
我们知道, 任何一个形式沥青路面压实度都没有达成百分之百, 也就是说压实完沥青路面还留有一定空隙, 正因为存在这种空隙, 碰到高温天气时, 在车轮荷载作用下, 尤其是在重载、 超载车辆作用下, 路面深入被压实, 使沥青混合料产生了塑性流动, 造成混合料中矿质混合料原有骨架被重新进行排列。
3、 车辙形成原因
（1）采取沥青结合料含蜡量高, 沥青用量过多
沥青中蜡存在, 在高温时会使沥青路面轻易发软, 造成沥青路面高温稳定性降低, 出现车辙。一样在低温时会使沥青变脆, 造成沥青路面低温抗裂性降低, 出现裂缝, 在水条件下, 会使路面石子产生剥落现象, 造成路面破坏, 更严重是含蜡沥青会使沥青路面抗滑性降低, 影响路面行车安全。
在沥青过多混合料中, 沥青不仅起着粘结剂作用, 而且还起着润滑剂作用, 降低了粗集料相互密排作用, 所以降低了沥青混合料内摩擦角。这种混合料碰到高温天气时, 在车轮作用下泛油、 松软、 滑动、 发生塑性变形, 形成车辙。
（2）粗集料用量少, 棱角性差。矿粉用量偏少。
沥青混合料中粗集料过少, 矿质混合料形不成一定骨架。在这种结构混合料中,集料实际上是悬浮在沥青砂浆中, 交通荷载关键有沥青砂浆承受着, 在高温浆粘度变小, 承受变形能力急剧降低, 轻易产生永久变形, 形成车辙。再者粗集料表面光滑、 棱角性太差, 集料与集料之间不能相互嵌剂密实极易滑动, 集料与沥青粘结性也不足, 集料表面不易形成沥青薄膜, 造成混合料粘结不好, 在车辆外力作用下, 轻易发生流动变形, 造成车辙。矿粉用量过少, 与沥青形不成足够胶结料, 不能把集料与集料胶结在一起, 轻易发生移动。尤其在SMA沥青混合料中, 矿粉用量更不能少, 一旦用量过少不足以形成沥青玛蹄脂, 沥青有所富余, 动稳定度不可能高。
（3）混合料剩下空隙率太小, 面层厚度不适, 层间结协力太差。
混合料剩下空隙率太小, 碰到高温天气时, 在重载车辆作用下, 路面产生塑性变形无处藏身, 在车轮数次作用下, 出现相互排挤、 往返移动现象。车轮作用部位下凹, 两侧向上隆起, 形成车辙。
（4）外部环境
车辆减速、 急刹车、 车轮作用次数过多、 重载、 超载、 高温天气、 湿度过大, 这些也是产生车辙原因。
4、 预防方法
提升沥青混合料高温稳定性是预防沥青路面产生车辙最有效路径。具体有以下方法:
（1）选择高粘度沥青, 使用添加改性剂改性沥青。
沥青与集料粘附性直接影响沥青路面使用质量和耐久性, 所以粘附性是评价沥青技术性能一个关键指标, 所以, 用于高等级沥青路面沥青结合料必需含有较高粘度, 与集料含有良好粘附性, 以确保沥青混合料有足够高温稳定性和低温抗裂性。在沥青中掺加树脂类高聚物、 橡胶类高聚物和树脂橡胶合金共聚物, 能够改善沥青多方面流变性质。比如: 提升沥青在使用高温（600C）时抗流动性, 使用低温时脆性, 以及抗滑性和耐久性。
（2）使用含有棱角性集料, 合理调整级配, 增加粗集料用量。
沥青路面高温稳定性是基于含量甚多粗集料之间嵌剂作用, 在很大程度上取决于集料石质坚韧性、 颗粒形状和棱角性。通常含有显著面和棱角, 各方向尺寸相差不大, 近似正立方体, 以及含有显著细微凸出粗糙表面矿质集料在碾压后能相互嵌剂锁结而含有很大内摩檫角所以用于高等级路面集料必需符合现有规范中集料棱角性技术要求。
合理调整矿料级配, 使之走向成“S”型间断级配。增加粗集料用量, 确保粗集料与粗集料颗粒之间有良好嵌挤作用, 使沥青混合料产生非常好抵御荷载变形能力, 即使在高温条件下, 沥青粘度有所下降, 对这种抵御能力影响也不会减小, 所以含有较强高温抗车辙能力。
（3）合适增大粉胶比, , 增强层间结合, 加强路面压实, 提升路面整体强度。
在一般沥青混合料中, 粉胶比通常不超出1.2, 太大了拌和困难, 对混合料性质有影响。而在SMA沥青混合料中, 需要填料数量远远超出此百分比, 通常达成1.8—2.0程度。伴随矿粉用量增加混合料空隙率减小, 马歇尔稳定度稍有增加, 而动稳定度则显著提升。
假如几层沥青面层之间没有粘结好, 在使用过程中一旦进入水分, 就如三合板在使用过程中逐步脱胶一样, 造成沥青路面受力状态发生质改变。沥青层施工不衔接, 不撒粘层油时, 即使钻孔试件是连在一起, 但并不是一个整体, 因为两层之间是大量点点接触, 这么面层假如厚度再太薄, 在重载车辆作用下, 轻易发生推移、 拥抱, 造成路面破坏。
5、 沥青路面车辙处治方案
沥青路面车辙病害依据其严重程度能够选择不一样处治方法, 如微表处、 铣刨摊铺等, 如表5-1

表5-1
处治方法
适用范围
技术特点
1
微表处填补
压密型、 磨耗型等比较稳定车辙
施工工艺优异、 速度快、 成本低、 防水及抗滑性能好; 填补后根本改变了车辙内存水易产生水漂和结冰等安全隐患。微表处填补车辙为微表处工艺中较复杂一个, 需要专业队伍来施工。
2
铣刨加铺
针对车辙深度在2cm以上严重失稳型车辙
处治时先铣刨掉其产生车辙各面层, 铣刨宽度视车辙范围而定, 通常单车道4m, 双车道8m。铣刨后认真检验下卧层情况, 并对局 部破坏进行修复。铣刨料可工厂热再生。
3
铣刨拉毛
是车辙处治阶段性方法
对沥青路面车辙隆起部位进行局部铣刨, 恢复路面使用性能、 提升行车安全; 施工时间短、 交通干扰小、 养护费用低特点
4
路面再生
失稳型车辙
在基层和下面层稳定前提下, 可显著改善上面层抗车辙能力。
5
大修
处治结构性车辙、 面 层与基层有不稳定夹 层形成车辙
造价高, 但可提升基层与面层整体强度, 根治车辙。
6
重建
任何类型车辙
能够处理全部问题