浅析SMA路面车辙成因及防治技术

浅析SMA路面车辙成因及防治技术

摘要：车辙是沥青混凝土路面最主要的病害之一。由于车辙的出现，严重影响了路面的使用性能和服务质量，本文着重分析了沥青路面车辙病害产生的原因及防治措施，从而减轻沥青路面车辙病害的产生，提高沥青路面的使用性能和安全性能。

关键词：车辙形式；车辙成因；防治技术 1.前言

车辙已经成为国外高速公路沥青路面的一种主要病害，是导致沥青路面破坏的重要原因之一。70年代末美国各州公路局曾做过调查统计，在被调查的44条主要公路中，有13条公路的破坏是由车辙引起的，占调查总数的29．5％，日本高速公路路面维修、罩面的原因，80％以上是由于车辙引起的。随着公路交通量的增加、汽车轴载的加大及渠化交通的形成，重载、超载车的问题也越来越严重，我国公路沥青路面的车辙问题也已经成为引人注目的普遍性问题。

2.车辙病害形式

沥青路面的车辙主要有以下3种类型：

(1)由于荷载作用超过路面各层的强度，车辙主要发生在沥青面层以下包括路基在内的各结构层的永久变形，叫做结构性车辙。这种车辙的宽度较大，两侧没有隆起现象，横断面成浅盆状的U字形。

(2)沥青混合料的侧向流动变形。在高温条件下，车轮碾压的反复作用，荷载产生的剪应力超过沥青混合料的抗剪强度，使流动变形不断累积形成车辙，叫做沥青的流动性车辙。高温下处于以粘性为主的半固体，在轮胎荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，从而使混合料的网络骨架结构失稳。这部分半固体物质除部分填充混合料空隙外，还将随沥青混合料自由流动，从而使路面受载处被压缩而产生塑性变形。

(3)冬季埋钉轮胎形成的磨损性车辙。在我国，由于基层基本上是半刚性基层，强度及板体性良好，基层及其以下的变形极小，除了某些基层施工不良路段外，第一类结构性车辙很少，而磨损性车辙几乎没有。所以目前所见到的车辙基本上属于第二种类型。但另外还有一种在国外较少发生而在我国却经常发生的车辙，它是沥青面层压密不足造成的，这是非正常的车辙，尤其是有些高速公路施工时没有很充分的压实，也有的工程片面追求平整度，在降低温度后碾压。造成压实不足，致使通车后第一个高温季节混合料继续压密(比正常情况严重)形成车辙。

因为失稳型车辙问题最为严重，故一般车辙即指失稳型车辙。

3.车辙成因分析

(1)材料因素

一般认为沥青混合料的高温抗车辙能力有60%依赖于矿料级配的嵌挤能力，沥青混合料的黏聚力则只是提供40%的抗车辙能力。提高嵌挤力首先要严格把材料关。我们目前的集料供应市场比较小而且比较乱，以次充好的现象严重。大多数是当地个人组织开采生产，加工设备相对落后，产量低，规格不全，质量不稳定，从而严重影响SMA路面的抗车辙性能。

（2）设计因素

①路面结构不合理

现行设计规范认为粗粒径混合料比细粒径混合料的抗高温车辙能力强，仅要求层厚大于最大公称粒径的2倍。而在实际施工过程中，粗粒径混合料离析严重，粗粒径“顶天立地”导致碾压难以密实，有时甚至将石料压碎。

②没有考虑纵坡的影响

调查发现，SMA路面中车辙严重的路段多发生在陡坡路段，特别在高速公路中行驶重载和超重载车辆的情况下，往往容易产生较严重的车辙。因此，用于这种上坡路段上的沥青混合料需要有较大的抗车辙能力，但是在设计中没有对此做特殊处理。

③中面层级配不合理

有些项目对SMA路面中面层的主要功能首先考虑封水性能，其次是抗高温车辙性能，导致中面层都采用F型结构，而F型结构抗高温车辙能力差。

④路基或基层失稳

路基和基层由于承载力不够或基层水稳性差也会导致失稳性车辙，这类车辙一般还伴有唧浆现象。

（3）施工因素

4.车辙防治技术

（1）路面结构设计及材料设计

①路面结构设计

车辙作为沥青路面病害的主要形式之一，应该予以较大的关注。建议在沥青

路面结构设计时，可参考国外设计规范，增加能反应路面车辙的设计指标，以减少车辙病害的发生。

②道路材料设计

选用高温抗变形力强的沥青材料，选用合适的级配，修正车辙试验条件是提高抗车辙能力的几种常用方法。

（2）施工质量及管理

完善的设计是确保路面使用性能良好的前提，规范的施工是确保路面使用性能良好的关键。为了提高路面抗变形能力，应采取一定的措施，来保证路面质量，主要包括以下几点：

①保证现场试验数据的完整和准确，杜绝弄虚作假。

②混合料的目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证，这三阶段配合比设计是一个完整的整体，必须通过设计找到一个平衡点，材料、性能、经济各方面都满意，然后得出一个标准配合比，取得监理、业主的批准，方可在生产中使用。

③沥青混合料是感温性材料，对温度敏感性高。在拌和、摊铺、压实时，应严格控制温度。

④制订完善的路面施工质量管理系统，保证施工的科学性。

（3）道路运营期管理

由前面分析可知，路面高温、路段重载慢速的交通特性下是诱发车辙产生的关键因素，仅从设计及施工的角度无法有效解决车辙问题，因此还需要从路面运营期间交通管理的角度提出车辙病害防治体系。

5.结束语

路面车辙病害已成为沥青路面的主要危害之一，希望各建设单位在高等级沥青路面修建的同时，能够从产生沥青路面车辙病害原因的几个主要方面的每一个环节，有针对性采用一系列预防和改善措施，同时建立健全质量保证体系，层层控制、层层落实，防止或减轻沥青车辙病害的产生，从而提高沥青路面的使用性能和安全性能。

参考文献：

[1] 沈金安. 改性沥青与SMA路面[M]. 北京: 人民交通出版社, 2000

[2] 沈金安. 沥青及沥青混合料的路用性能[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001

[3] 沙庆林. 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001

[4]中华人民共和国交通部. 公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004). 北京: 人民交通出版社, 2005

作者简介：

江岸（1987-），男，在读硕士研究生，重庆交通大学土木建筑学院，材料学专业

朱玉芳（1989-），女，在读硕士研究生，重庆交通大学土木建筑学院，材料学专业

郑楚国（1987-），男，在读硕士研究生，重庆交通大学土木建筑学院，材料工程专业