高速公路沥青混凝土路面车辙成因探究范文

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摘要：

车辙是高速公路病害之一，本文通过对某一城市的某一高速公路进行试验测量分析发现，沥青用量和沥青级配变化是影响车辙的主要原因，另外温度这一类环境因素也对车辙造成影响，文章将成因一一列出，以便能够对相关部门的研究起到参考意义，实现高速公路车辙这一类的病害减少。

关键词：

沥青；混凝土；高速公路

对高速公路沥青混凝土路面车辙成因的分析，在受到与公路修筑的相关设计部门的重视之后，对于减少公路的病害、延长公路的使用寿命以及人们的人身安全都有非常重要的意义。

一、高速公路沥青混凝土面层的车辙变形分布情况调查

车辙问题需要引起高度重视，其对路面质量的影响非常显著，如下图。高速公路路面的信息一般可以在路面芯样中获取，通过研究路面芯样每一层的变形情况，能够方便获得车辙发生的严重程度以及车辙发生在哪一个层位。针对路面芯样每一层不同的沥青用量以及密度，也可以直观地反应高速公路路面的车辙产生原因。根据以上所述理由，最后选择了某一处高速公路的三个样本作为研究对象，具体是针对芯样在车辙处以及隆起处的具体指标数值进行测量统计，为车辙发生在哪一层位以及为什么发生而提供依据。高速公路的层面变形的大小可以显现出每一个层面的情况。试验选择的高速公路沥青混凝土各方面的数据分别是上中下40、50、60毫米。从表一中数据可以看出，上中下三个层面都有变形，只是变形的程度不同而已。中间层面变形程度大于下面层面和上面层，但是也存在部分路段下面层面的变形程度大于中上层面的变形程度。各层的变形程度对车辙的影响不一样，根据表格所示的数据就可以知道。通过表格的数据还可以看出由于某一段路的施工质量，或许是材料、施工技术等原因造成了较大的变形，而且还是在下层面，这是由于施工质量差导致的行车的重力挤压，造成了下层面不堪重负的原因。另外根据芯样的外观特征可知，高温的影响使得部分路面会发生大程度的变形，此外荷载的作用也会使路面的变形加大，两者都是车辙产生的主要原因。根据数据分析深层次的原因则有两方面，一是中面层由于承受的剪应力最大因此会造成层面变形，车辙大。另一方面则是由于中面层的材料一般为基质沥青，基质沥青的一个缺点是它的抗车辙能力比较弱，若是在夏季路面温度被太阳烘烤之后，温度上升到六十摄氏度乃至以上的时候，沥青胶本身的黏度在高温的影响下会融化，进而黏度被降低，就使沥青混合料的抗剪强度下降。而在这时若有车行驶，车的重力挤压下会发生胶浆以及中层面的细集料出现横向流动的现象，就会形成一种失稳车辙。由此可以得出中层面的材料要具有抗高温性能方可保证车辙病害的现象出现，如果经费允许施工团队可以采用改性沥青。

二、高速公路沥青混凝土面层的沥青含量和各结构层密度分析

在高速公路中有一种叫作流动性车辙，它的特征是看上去像英文字母w，形成原因是由于车辆自身的重量以及车辆的荷载形成的对路面的重力挤压。据数据可以看出车辙形成的地方上中下三层的密度一般比隆起处的密度和停车道处的密度要大。由此可以得出这样的一个结论，当高速公路施工完成允许通车之后，车辆在行驶的过程中对沥青混凝土路面会产生压力，导致路面的紧实度增加，这样的压力产生之后就会形成明显的车辙，这也再一次证明了车辙初次产生之后再被压实压密是在所难免的。高速公路在开放之后每天的行驶车辆不断地对路面进行挤压，车辙的形成几率会增加，已经形成的车辙会再次被压紧产生更深程度的车辙。把同一断面处作为试验对象得出的数据显示一般情况下若是隆起处的沥青含量比车辙处的沥青含量大的话，那么就可能是内部材料出现了流动现象，原因是车辆的重力挤压导致的。从数据中可以看出车辙程度相对于其他路段比较严重的地方，车辙处的沥青含量明显高于停车道以及其他地方。在车辙处还出现了中下层面的沥青含量比停车道处的沥青含量低的情况，这是由于沥青混合材料在流动时出现的不均匀特征的原因。沥青胶浆和沥青混合料组合，再加上骨架结构和矿料构成了沥青混合料。在气温比较高的地区以及一些地区夏季中，沥青胶浆的状态一般是半固体，经过行车的重力挤压会产生流动性。其流动的具体方向是在汽车车轮轨迹下面的胶浆处以横向方式向隆起处流动，使沥青集中到了隆起处，隆起处的油量会增加。由于这时变形会进一步增加，细集料同沥青一样发生横向流动，使隆起处的结构不再像之前那样坚固，而是变得松散。在高速公路沥青混凝土的中下层面遭到车辆重力挤压之后，会引起“振浆”，具体表现是胶浆的一部分浮到上一层，另一部分会发生横向流动，减少了中下层面的沥青油量。

三、高速公路混凝土面层各结构层级配分析

通过对选取的高速路段的沥青混凝土进行钻芯取样的试验方式，再通过室内抽提的试验进行辅助，针对路面的上层面、下层面以及中层面作了级配分析。数据显示，在路面的层级配中大部分骨料比较细，这是由于采用的一型密实级配的原因。而数据显示中下层的级配数值相对于上层面超过了规范值，表示这部分的集料相比之下更细。集料太细会影响骨架的形成，最后间接影响到车辙的形成。现在的高速公路沥青混凝土路大部分都是采用细型级配，根据相关的实验数据和实际情况显示，这种细型级配建造的高速公路的抗车辙能力不高。在同一断面上的车辙处、隆起处、停车道处的矿料级配的区别也非常大，比如在停车道处的级配比起车辙处以及隆起处级配的骨料粗一些。这主要的原因是在车辆重力挤压下，汽车车轮的轨迹有一部分抗压能力不强的粗集料被碾压碎了，致使车辙处的级配逐渐退化。加之夏季高温和其他原因，汽车车轮轨迹下面的细集料会发生横向流动，会逐渐流动到隆起处，又会造成隆起处的级配发生变化，一般是级配变细。通过观察钻取芯样发现，芯样有部分被压碎的现象。为了使路面适应不同的气候、等级、交通条件，对应的路面管理规范也发生了一些改变，吸收了美国在这方面的技术，并进行了调整，将其分为了粗型级配和细型级配，这样可以提高路面的抗车辙能力。在通常情况下来看，级配比较粗的更容易配置出空隙率不同的混合材料来应对各种各样的需求，但是这样的话会造成设计单位和工程建设单位的工作难度，影响两个单位的级配控制度，会产生级配无法控制的现象。进而降低了混合料在高速公路沥青混凝土路面使用的功能性，给资源的利用带来了麻烦。

四、结束语

高速公路主要的破坏形式之一车辙，其在高温季节更易出现，这是因为温度以及车重力双重影响导致的。以此为研究的出发点，近对材料、设计方案、控制要求、施工工艺等进行综合探究，找出改善路面质量，减少车辙的有效手段，意义重大。

参考文献：

[1]徐伟.高速公路早期车辙病害及处治试验分析[J].公路,2015（7）

[2]苏凯.沥青路面车辙产生机理[J].石油沥青,2012（4）

作者:张璐 单位:四川川交路桥有限责任公司