瀝青路面車轍破損機理和改善

1、瀝青路面車轍破損機理和改善         摘要：瀝青路面車轍是路面各結(jié)構(gòu)層永久變形的疊加，車轍致使路表面過量變形，影響路面平整，降低車輛行駛舒適度。本文對車轍形成的機理進行了分析，并提出了改善和提高路面抗車轍能力的方法和措施。 主題詞：永久變形、瀝青路面、車轍、改善措施 Abstract: the asphalt pavement rut is each layer road permanent deformation of superposition, the road surface wheel rut ex

2、cessive deformation, affects the road surface level off, reduce vehicle comfort. In this paper, the formation mechanism of rutting analysis, and put forward the improvement and improve pavement anti-rutting ability of the methods and measures. Keywords: permanent deformation, the asphalt pavement, r

3、utting, improving measures 中圖分類號：U416.217文獻標識碼：A文章編號： 瀝青混凝土路面車轍主要是由于瀝青路面高溫穩(wěn)定性不足，或說是瀝青混合料在荷載反復(fù)作用下，抵抗永久變形能力不足所造成。路面車轍由兩部分組成，一是由路面結(jié)構(gòu)層在行車荷載反復(fù)作用下進一步壓密產(chǎn)生的即壓密形變；另一部分是因瀝青混凝土在高溫時強度不足以抵抗車輛荷載的反復(fù)作用，使得瀝青混合料產(chǎn)生剪切形變逐漸被擠壓到兩側(cè)，使兩側(cè)瀝青面層擁起產(chǎn)生所謂的側(cè)向移動。 車轍致使路面過量變形，直接影響路面平整度。近年來，隨著城市道路交通量的快速增加，瀝青路面車轍破損在影響道路完好率各項破損類型中所占比重越來越大，

4、研究瀝青路面車轍破損機理，探討改善車轍的措施，提高道路完好水平，是當前城市道路維護工作的重要任務(wù)。 1. 車轍的形成機理及影響因素。 1） 車轍的形成機理。 車轍是瀝青路面在車輛荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生豎向永久變形的積累，這種變形主要發(fā)生在高溫季節(jié)。在渠化交通的道路上，當瀝青路面采用半剛性基層時，車轍主要發(fā)生在瀝青面層。 根據(jù)車轍形成的原因不同，可分為三種類型。 （1） 失穩(wěn)性車轍 它是由于瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，其內(nèi)部材料的流動產(chǎn)生橫向位移而產(chǎn)生。通常發(fā)生在車輪近處，當瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足時，在外力作用下就會產(chǎn)生這種車轍。 （2） 結(jié)構(gòu)型車轍 是由于路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下，產(chǎn)生整

5、體永久變形而形成，這種變形主要由于路基變形傳遞到面層而產(chǎn)生。 （3） 磨耗型車轍 由于路面頂層的材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素下持續(xù)不斷的損失而形成，尤其是汽車使用了防滑鏈、膠釘輪胎時，這種車轍更易發(fā)生。 以上三種類型車轍中的失穩(wěn)型車轍最為嚴重，由于大多瀝青路面均采用半剛性材料作基層，結(jié)構(gòu)型車轍較少，故一般情況下，所產(chǎn)生的車轍是失穩(wěn)型車轍。 2)車轍形成的材料因素 （1）瀝青混合料 我國現(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計的主要依據(jù)指標是瀝青混合料的強度，其取決于瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角；粘結(jié)力又取決于瀝青材料的性質(zhì)和稠度、瀝青礦料比和瀝青與礦料的相互作用，受瀝青混合料所用骨料，如碎石大小、形狀、級配和礦料數(shù)

6、量的制約，增加內(nèi)摩擦角和礦料等顆粒間的嵌擠作用可以提高瀝青混合料的抗剪穩(wěn)定性。其主要取決于以下幾個方面：一是材料性質(zhì)，二是瀝青用量，三是礦料級配，四是孔隙率。 (2) 瀝青路面結(jié)構(gòu)組成 瀝青路面的抗車轍能力除了受所用材料及其性能影響外，還與路基類型和路面厚度有關(guān)。瀝青路面厚度與車轍的關(guān)系較為復(fù)雜，同樣的材料在不同的路面結(jié)構(gòu)中會表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。有關(guān)室內(nèi)環(huán)道實驗表明：當其路基為沙土材料時，面層厚度對車轍影響最大，在瀝青路面較薄時，主要來自路基的變形；而當瀝青路面較厚時，則基本上無車轍。在當路基為剛性或半剛性材料時，車轍的深度隨瀝青混合料面層的厚度增加而增加。由此，我們認為：當路基和基層強度較高時

7、，采用薄瀝青混合料面層可以有效地控制車轍深度，而當路基強度較弱時，應(yīng)當適當增加面層厚度。 2 車轍形成的過程。 車轍形成可分為三個階段 1） 初始階段的壓密過程。 瀝青混合料在被碾壓成型前是由骨料瀝青及空氣形成的松散混合物，被碾壓后，高溫下處于半流態(tài)的瀝青及由瀝青和礦物組成的膠漿被擠進骨料間隙中，同時骨料被強力排列成具有一定骨架的結(jié)構(gòu)。碾壓完畢交付使用后，在汽車荷載作用下，此密實過程還會進一步的發(fā)展。 2） 瀝青混合料的流動。 高溫下的瀝青混合料處于以粘性為主的半固體，在車輪荷載作用下，瀝青及瀝青膠漿便產(chǎn)生流動，從而使混合料的網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，這部分半固態(tài)物質(zhì)除部分填充混合料空隙外，還將隨瀝青

8、混合料自由流動，從而使路面受荷載處被壓縮而變形。 3)礦質(zhì)骨料的重新排列及礦質(zhì)骨架的破壞 高溫下處于半固態(tài)的瀝青混合料由于瀝青及膠漿在荷載作用下首先流動，混合料中粗細骨料組成的骨架還漸成為荷載主要承擔(dān)者，再加上瀝青潤滑作用，硬度較大的礦料顆粒在荷載直接作用下會延礦料間的接觸面滑動，使瀝青及膠漿向其富集區(qū)流動，以致流向混合料自由面，特別是當骨料調(diào)瀝青及膠漿過多時，這一過程會更加明顯。 由此可見，車轍形成的最初原因是壓密及瀝青高溫下的流動，最后導(dǎo)致骨架的失穩(wěn)，從本質(zhì)上講就是瀝青混合料的結(jié)構(gòu)特征發(fā)生了變化。 綜合以上的分析，影響瀝青路面車轍的因素主要有集料、結(jié)合料、混合料類型、荷載、環(huán)境條件等。同時

9、施工壓實方法會直接影響瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而對車轍產(chǎn)生影響。 集料表面紋理越粗糙，形狀呈礫型，最大直徑越大，越有利于車轍的減少，結(jié)合料瀝青勁度粘度越大有利于車轍減少，混合料空隙率量，環(huán)境溫度的增加，濕度的增加車輛荷載的增加都對車轍的增加產(chǎn)生較大影響。 3.車轍的防治措施 1） 對于路面車轍，特別是失穩(wěn)性車轍可通過以下幾種方法來得到減輕。 （1） 確保瀝青混合料中含有較多的破碎集料。 （2） 集料級配必須會有足夠的礦粉。 （3） 大尺寸集料必須具有較好的表面紋理和粗糙度。 （4） 集料級配要混有足夠的粗顆粒。 （5） 瀝青結(jié)合料具有足夠的粘度。 （6） 集料顆粒表面須具有足夠的瀝青膜厚度來確保瀝青與集料間具有足夠粘聚力。 2） 對于結(jié)構(gòu)性車轍可通過以下辦法緩解。 （1） 確保基層設(shè)計滿足工程實踐要求。 （2） 鋪筑基層的材料要滿足規(guī)范要求。 （3） 基層必須充分壓實。 （4） 盡可能使用半剛性基層。 3）磨耗型車轍主要由于大顆粒集料缺乏韌性，宜選用磨耗值較大的具有韌性和安定性好的集料和