道路抗車轍劑（防治措施探討）

摘 要

作為瀝青路面的主要病害類型，車轍病害嚴重影響到了公路建設質量。本文結合具體工程實踐，對瀝青路面車轍病害的形成機理進行闡述，進一步探討影響車轍病害的因素，并在此基礎上從瀝青混合料材料特性和施工工藝兩個角度對車轍防控進行分析。

關鍵詞

瀝青路面 | 車轍病害 | 集料性能 | 瀝青混合料

在瀝青路面的運營過程中，若其高溫穩定性不足將會使其產生車轍病害。作為瀝青路面的主要病害，車轍問題始終是人們關注的重點所在。瀝青砂漿在高溫作用下將會轉變成粘塑性狀態，使其抗剪切性能有所減小，在輪胎壓力作用下瀝青砂漿就會有車轍出現。基于此本文將從車轍病害產生機理進行分析研究，并相應提出防控措施。

車轍病害形成機理

瀝青混合料作為一種固液氣三相混合物，主要由粗集料間的擠壓形成骨架結構，從而對支撐起荷載作用;瀝青混合料中拌和細集料和礦粉的時候，會形成粘彈塑性的瀝青砂漿，其主要在于對結構孔隙起到填充效果，提供給瀝青混合料以粘附力，使骨架結構更加穩定;在溫度應力作用下出現的應變主要通過孔隙排出。

溫度較高時，瀝青路面在車輛荷載的反復作用下不斷積累豎直方向上的變形，導致形成車轍。當交通開放后，因瀝青混合料存在孔隙，使其在大量反復荷載作用下會再次出現壓實情況，不斷提高其壓實度，當其達到某一值時壓實度的增加速率就會逐漸變緩，在輪胎帶位置出現下陷。

瀝青混合料在高溫作用下表現出粘性性質，在剪切應力的重復作用下瀝青混合料的表現出如圖2所示的流動狀態，使得骨架的穩定性減小，從而破壞骨架的網絡結構，使瀝青砂漿向兩側移動，具體表現為輪胎帶左右兩邊出現隆起現象，從而優波紋狀車轍出現。

使瀝青路面出現車轍病害加重的因素較多，主要可劃分為材料性質和環境因素兩大類。具體如下所示：

集料性能

瀝青混合料中粗集料所形成的骨架結構是抵抗車轍病害的重要組成部分。骨架結構中的擠嵌力在表面較為粗糙，針片狀棱角的粗集料中較大，此時瀝青的抗高溫變形能力較強。此外，路面強度還來自于細集料和礦粉與瀝青粘附時所形成填充孔隙的的填充物。細集料和礦粉較為干燥的時候，并且能夠與瀝青產生較強粘附性時瀝青砂漿的強度越高。

瀝青性能與用量

當前我國以針入度來表示瀝青標號，瀝青稠度與針入度呈反比例關系，當溫度較高時其流動性越強?，F多以粘附性和感溫性等對瀝青的抗車轍性能進行評價。以針入度指數PI值表示其感溫性能，瀝青的溫度敏感性與PI值呈反比例關系，即瀝青路面越大的PI值代表其高溫性能越好。瀝青和集料的結合性能以粘附性進行表示，瀝青分子的粘結性能以粘滯性表示，瀝青混合料的結合性能有上述兩種性能共同構成，是路面結構抵抗剪力的主要部分，要使瀝青性能有所提高可通過將物質添加到基質瀝青中的方式實現。

環境溫度及水分

瀝青混合料的路用性能與環境的關系緊密，瀝青在較高溫度下會出現軟化現象，此時瀝青細集料在外部荷載作用下容易流向兩側，使車轍病害更容易出現;此外，除了高溫環境外，雨水環境對瀝青混合料的影響也較大，若瀝青混合料內部環境下有著較高的水分，此時在外荷載下瀝青混合料內部水分將會有動水壓力出現，使瀝青集料表面的瀝青膜脫落，即在浸水條件下會使車轍病害更易出現，使其高溫穩定性有所降低。

級配結構

瀝青混合料結構由其級配決定。較為密集的骨架級配能夠歐使其擠嵌力和粘結力有所提高。瀝青混合料的孔隙率與其級配成正比例關系，在粗級配下瀝青混合料有著較大的孔隙率，而瀝青砂漿在較大的孔隙率下無法對骨架孔隙進行有效的填充，對其內部粘結力產生一定影響;過細的級配條件使瀝青混合料內部粗集料處于懸浮狀態，處于懸浮密實結構，使得骨架結構的擠嵌力大大降低。

瀝青路面車轍分類

壓密型車轍

隨著當今交通量和載重量的增加，相關規范標準中對于壓實度的要求已無法滿足實際所需。在鋪筑瀝青路面的混合料時，瀝青路面容易因施工質量和相關工藝等而使得壓實質量較差，交通開放后瀝青路面被二次壓密，形成壓密型車轍。

失穩型車轍

作為當前車轍病害的主要研究形式，失穩型車轍的表現如W型，如圖3所示。失穩型車轍產生的主要原因為瀝青路面抗剪強度較低，瀝青混合料中的瀝青砂漿在溫度較高時出現軟化，瀝青混合料結構狀態不穩定，降低了混合料的抗剪強度，如果瀝青路面的抗剪強度小于瀝青路面所受的剪切力，瀝青砂漿的塑形變形不斷積累，并且使其流動到自由界面處。最終表現為瀝青混合料在輪胎痕跡兩側邊緣處有所隆起，瀝青砂漿在輪胎痕跡帶下有所減少，使得瀝青混合料的高度有所降低，從而出現車轍病害。

結構型車轍

該種車轍病害的表現如U型。結構型車轍病害相比于失穩型車轍病害有著更大的下陷寬度，并且無隆起現象。結構型車轍病害的產生主要是因為其承載強度較小。車輛荷載作用下，因承載強度較小，瀝青路面結構層將會有永久性的整體變形出現。但因國內多采用半剛性基層路面，該種路面結構具有較高的承載強度，因此結構型車轍較為少見。

磨耗型車轍

該種車轍病害的產生原因主要是瀝青路面表面在車輛荷載作用下而出現的抗磨耗層的損失所致。當前多數西方國家，為使車輛行駛時的安全系數有所增加，多數駕駛員會采用帶釘輪胎等使車輪和路面的摩擦阻力有所增大，但該種方式容易使得路面的抗磨耗層的損失大大提高，從而表現出磨耗型而。因國內車輛不允許采用該種防滑裝置，因此單純的磨耗型車轍較為少見。

實際上，路面的車轍病害并不會單一存在，多以多種類型的車轍病害并存。從上述分析可知，國內多以壓密型和失穩型病害為主。在瀝青路面投入初期，國內的瀝青路面在使用早期多先表現為壓密型車轍，在壓密型車轍持續發展之后再產失穩型車轍。當失穩型車轍病害的車轍深度在容許值以上之后瀝青路面就難以再進行服役。按照結構角度進行分析可得，對于成型之后的瀝青混合料其主要可劃分為粗集料，瀝青砂漿以及孔隙空氣三個組成部分。瀝青混合料是種多相復合型材料，其結構與變形有較大關聯。為更好分析車轍病害，本文將把路面面層結構劃分為三個部分進行分析。

對于壓實度所導致的車轍病害而言，其產生時期主要在交通開放早期。粗集料在交通荷載的作用下首先出現結構位移，因瀝青混合料的網格結構以及瀝青砂漿的影響，使得粗集料的位移進行在一定范圍內進行，最終導致瀝青路面出現二次壓密，降低了瀝青結構的孔隙率。此后，在持續高溫下，瀝青砂漿出現粘彈塑性和流動變形等現象，使得車轍深度有所增加。最后在交通荷載的持續作用下，對于粒徑在2.35mm以上的骨料，在滑移嵌擠的作用下出現大變形車轍病害。較大粒徑的集料隨著車轍深度的不斷增加表現為空間位置持續出現變化，導致混合料受力結構持續性衰退，從而出現破壞，到此，混合料即有永久變形出現。

車轍防控因素分析

雖然無法避免瀝青路面出現車轍，但通過采取有效方法和措施進行控制，減緩瀝青路面變形速度，從而降低瀝青路面的最終變形量。

瀝青

作為當前最為常用的彈塑性材料，瀝青通過將礦料和細集料包裹在一起，并使其在集料表面進行粘附，從而形成瀝青混合料，瀝青與細集料和礦料所形成的填充物能夠使瀝青混合料的結構支撐更加穩定。瀝青砂漿的抗剪切性能與瀝青粘度呈正比例關系，即可以通過提高瀝青粘度的方式來使瀝青混合料抗剪切性能提高，從而使集料內部的相對位移有所減小。瀝青質量與集料間的粘附力有較大關聯，當其軟化點和彈性恢復性能較強時能夠使高溫狀態下的瀝青混合料的變形量有所減少，大大延長車轍病害的產生時間。

集料

作為瀝青混合料的組成部分，在路面結構中石料主要起到承受荷載的作用。石料的相對滑移與其壓碎值和吸水率等有關，而其相對滑移情況又決定了混合料的抗車轍性能。因此在設計施工時應選擇性質參數較小的石料:在實際施工時，對于有著較大壓碎值的石料而言較易被壓碎，從而破壞混合料的受力結構;在車輛運行時，大石料會使地面與輪胎的摩擦力有所增加;一般情況下，正多面體石料組成的瀝青骨架結構最為穩定，而有著較高針片狀石料含量的瀝青混合料則因容易出現表面滑移，故在承受荷載時較為容易出現失穩破壞的情況;因自然條件下有著較多的水分，在拌和瀝青混合料時當吸水率和含泥量較高時容易使得石料表面粘附有較多雜質，從而影響其與瀝青的結合，對其路用性能產生較大的影響。

礦粉

作為重要填料，礦粉的主要作用在于填充結構中的孔隙。具體表現即降低瀝青混合料的壓實度，從而避免瀝青出現較大的結構型車轍病害。但對于級配較為密集的瀝青混合料而言，因其具有較小的孔隙率，因此對于該種瀝青混合料而言，礦粉所起的抗車轍效用較差。礦粉發揮作用的方式主要是通過與瀝青結合之后形成瀝青膠漿，并在石料表面進行粘附，從而使其產生粘結力，以提高瀝青混合料的強度和穩定性。通常以粉油比表征礦粉含量，一般情況下瀝青混合料的高溫抗車轍能力與粉油比成正比例關系。選擇礦粉時，應以無團粒結塊以及底含水量的堿性礦粉為主，一般情況下瀝青多為酸性，并僅具有較小的含水量，因此堿性礦粉與瀝青更能形成膠漿。

抗車轍劑

當前道路施工多采用抗車轍劑。不同種類的抗車轍劑有著不同的作用方式，如改性瀝青的抗車轍性能主要體現在提高粘度的方式進行抵抗。工程經驗表明，相比于普通路段，加入抗車轍劑的路段具有更強的抗車轍性能。

施工工藝

在確保瀝青混合料材料性能之后，對瀝青路面性質而言其施工質量就顯得尤為重要。施工中拌和混合料的階段需確保其拌和溫度以及時間最佳，使瀝青混合料得到較為均勻的拌和。在運輸混料時需對其運輸時的溫度進行控制，可通過控制其運輸時間和距離的方式實現，從而避免瀝青混合料離析。應選擇較為良好的天氣進行混合料的攤鋪和壓實施工，確保攤鋪工作的均勻性以及具有足夠次數的壓實。對于瀝青路面的使用壽命而言，施工中的各個階段均會對其產生影響，因此需對根據各項施工指標要求采取相應的施工控制。

結語

瀝青混合料材料特性以及施工質量的不足使得瀝青路面的車轍病害頻繁出現，對瀝青路面的運營質量產生了較大的影響。因此，對于瀝青路面的車轍病害，必須對其有著較為深刻的認識，以便于針對性的采取處治措施。通過上述分析可知，對于瀝青路面的車轍病害，可從組成瀝青路面的材料以及其施工工藝方面入手，對瀝青路面的車轍病害進行防控。