高速公路沥青路面车辙原因及防治研究

第1章
与施工,是车辙产生的根源 。
[1]

绪 论

沥青路面的车辙问题在我国越来越突出。高温、超载和缺乏有针对性的设计

随着公路建成交付使用,在行车荷载和环境因素的作用下,道路的行使质量 和服务能力逐渐下降。路面产生损坏的形式有很多种,对路面的性能有不同程度 的影响,但是近年来对国内高速公路病害调查显示,使用 2 年以上的道路出现 水损坏、车辙的病害比较多。车辙已成为继水损坏之后,引起普遍关注的路面病 害类型。 沥青路面是用沥青材料作结合料粘结矿料修筑面层与各类基层和垫层所组 成的路面结构。 由于沥青路面使用沥青结合料,因而增强了矿料间的粘结力,提高了混合料 的强度和稳定性,使路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相 比,沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪声低、施工 期短、养护维修简便、适宜于分期修建等优点。沥青路面属于柔性路面,其强度 与稳定性在很大程度上取决于土基和基层的特性。沥青路面的抗弯强度较低,因 而要求路面的基础应具有足够的强度和稳定性。 车辙的出现严重影响路面的使用性能和服务质量,直接威胁交通安全。半刚 性基层沥青路面是我国普遍采用的路面形式,半刚性基层的刚度较高,沥青车辙 主要局限于面层。 随着高等级公路里程的不断增加,重车数量增加,车辙将成为一个日益突出 的问题。在每年的高温季节,沥青混合料的强度和劲度大幅度下降,在大量重车 的反复作用下,轮迹带逐渐变形下凹,轮迹带的两侧逐渐鼓起,形成车辙。车辙 达到一定的深度,车辙内就会积水并影响行车舒适和安全,因此,国家规定高速 公路的车辙深度应不大于 15mm,一旦车辙达到规定的深度,就要采取处治措施。

第2章

沥青路面车辙的危害与产生机理

2.1 车辙的类型
车辙是行车道轮迹带上产生的永久变形,由轮迹的凹陷及两侧的隆起组成。 根据车辙的不同形成过程,可将其分成三大类: 2.1.1 失稳型车辙

失稳型车辙指当沥青混合料的高温稳定性不足时, 沥青路面结构层在车轮荷 载作用下,其内部材料因流动而产生横向位移,通常发生在轮迹处,这也是车辙 的主要类型。 2.1.2 结构型车辙

结构型车辙指沥青路面结构在交通荷载作用下产生的整体永久变形。 这种变 形主要是由于路基变形传递到路面层而产生的。 2.1.3 磨耗型车辙 沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境因素作用下不断地损失而 形成的车辙为磨耗型车辙。如果汽车使用了防滑链和突钉轮胎后,这种车辙更易 发生。 以上三种车辙中以失稳型车辙最为严重,其次为磨耗型车辙。由于我国大多 数沥青路面都采用水泥或石灰粉煤灰稳定粒料做基层, 也常采用其他半刚性材料 做底基层,这些材料的强度和模量都相当高,因此,沥青路面的车辙主要来源于 沥青面层所产生的变形。结构型车辙较小,故一般情况下所指的车辙是失稳型车 辙[2]。

2.2 车辙的危害
车辙的出现,严重影响了路面的使用寿命和服务质量,给路面及路面使用 者带来许多危害: 影响路面的平整度,降低了行车舒适性; 轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了沥青层及路面结构的整体强度,从而易于 诱发各种病害,比如网裂和水损坏等; 雨天路表排水不畅,降低了路面的抗滑能力,甚至会由于车辙积水而导致

车辆漂滑;冬天车辙内存水凝结成冰,路面抗滑能力下降,影响高速行车安全; 车辙在超车或更换方向时失控,影响车辆操纵的稳定性。 据日本、美国等工业发达国家的资料显示,有车辙引起的路面损坏所占的比例 有愈来愈大的趋势。20 世纪 70 年代由发起的、在各州所进行的路面损坏调查表 明,在洲际公路和干线公路上,由于车辙所致的路面损坏约占 30%。20 世纪 80 年代, 日本由于车辙所引起的路面损坏比例高达 80%。 在我国的高等级公路和城 市道路中,路面的车辙也日趋严重。在城市主干道的交叉口路段和行车渠化严重 的非交叉口路段,甚至连高速公路上的某些路段,在开放交通不久便出现过量的 车辙,并且在这些路段交通事故率明显上升,严重降低了道路的服务性能。在高 速公路及城市干线道路上,过量的车辙造成了路面使用性能降低、维修期提前及 维修费用大幅度的增加。据不完全统计,在高等级公路维修原因中,车辙病害发 生比率高达 80%以上,可见问题的严重性[3]。

2.3 车辙的形成机理
车辙的形成过程分为三个阶段: 2.3.1 沥青混合料的后续压实

沥青混合料在被碾压成型前是由骨料、沥青及空气组成的松散混合物。经碾 压后,高温下处于半流态的沥青与矿粉组成的胶浆被挤进矿料间隙中,同时骨料 被强力排挤具有一定骨架的结构。碾压完毕交付使用后,沥青混合料会在初期阶 段,在汽车荷载的作用下进一步压实,形成微量永久变形。如果压实效果良好, 这一变形可以忽略不计。 2.3.2 沥青混合料的流动变形

在高温及车辆荷载作用下, 沥青混合料中的自由沥青及沥青与矿料形成的沥 青胶浆会首先产生流动,从而引发沥青混合料的流动变形,但此时沥青混合料尚 未产生结构性破坏。 2.3.3 沥青混合料的结构性失稳变形

处于半固态的沥青混合料,由于沥青及胶浆在荷载及高温作用下首先流动, 混合料中粗、细骨料组成的骨架逐渐成为荷载的主要承担者,随着温度的升高或 荷载的增大,再加上沥青的润滑作用,硬度较大的矿料颗粒在荷载直接作用下会 沿矿料间接触面滑动,促使沥青及胶浆向其富集区流动,导致沥青混合料的结构

失去稳定性;特别是当骨料间沥青及胶浆过多时,这一过程会更加明显,也往往 产生较大的流动变形[4]。

第3章

沥青路面车辙的影响因素

3.1 车辙的影响因素
影响沥青路面车辙的因素可分为内在因素和外在因素两个方面: 内在因素:路基路面结构类型、材料性能与组成(如集料、沥青结合料、沥 青混合料等) 、施工质量等。 外在因素:气候条件、交通条件(如行车荷载、交通量、荷载时间)等。 3.1.1 沥青

(1)沥青含量 众所周知,沥青质量的优劣与沥青路面的好坏有密切关系,直接影响到沥青 路面的使用性能。油石比偏大是产生车辙的一大原因,凡有车辙的地方,其路表 发黑并显得光滑,高温季节车道内有轮迹和向车轮外侧推挤的现象。沥青混合料 中沥青用量过多,自由沥青就相当于润滑油,它会大幅度降低矿料的内摩擦角, 并导致混合料的强度大幅度下降。 因此,沥青用量过多不但会显著降低沥青混凝土的内摩擦力,还会显著降低 其粘结力,其结果是大幅度降低沥青混凝土的抗车辙能力。 (2)沥青性能 沥青的性能主要表现在沥青的针入度、粘度和感温性三个方面。沥青的针入 度愈小,混合料的粘结力愈大,沥青混合料的抗车辙能力就越强。沥青的粘度愈 高,稠度愈大,混合料的强度和抗车辙能力就愈大。沥青的感温性越小,高温时 沥青混合料的粘结力越强,抗车辙能力也越大。因此,针入度小、粘度高、感温 性小的沥青应是公路建设的首选材料。 3.1.2 矿料

矿料质量的好坏直接影响到沥青混合料的强度, 增加矿料颗粒间的嵌锁作用

和内摩擦角可以提高沥青混凝土的抗剪稳定性。矿料的级配组成、矿料颗粒的形 状和表面性质都影响沥青混凝土的内摩擦角。颗粒尺寸增加,内摩擦角也增加。 因此,增加碎石用量可以提高沥青混凝土的抗车辙能力。在整个矿料混合料中, 对沥青混凝土温度稳定性影响最大的是矿粉。 用石灰岩和某些冶金矿渣制的矿粉 的沥青混凝土有较高的温度稳定性。 用石英质矿粉和粉煤灰做矿粉的沥青混凝土 的温度稳定性差。当使用人工砂取代天然砂时,能大大提高沥青混合料的抗车辙 能力[5]。 3.1.3 沥青混合料

位于刚性或半刚性基层上的沥青混合料层, 其车辙变形主要来源于沥青混合 料的粘滞流动和一定程度的压实作用,沥青混合料在高温下由于车辆反复碾压, 将产生横向剪切流动。 密级配沥青混凝土的抗车辙能力明显大于开级配沥青混凝 土。粗粒式和中粒式沥青混凝土的抗车辙能力明显大于细粒式,粗粒式沥青混凝 土的抗车辙能力是细粒式沥青混凝土的 2.29 倍。 在高温季节,特别是在有自由水浸入面层的情况下,沥青面层内的剪应力是 使沥青面层产生严重剪切变形及严重车辙的重要外因。剪应力愈大,剪切变形及 车辙愈严重。设计高速公路,沥青面层厚度大都大于 15cm,在面层厚 15cm 的情 况下,在表面层下部和中面层内最容易产生剪切变形。沥青混凝土面层在正常情 况下主要起功能作用, 保证行车平稳、 舒适, 并保护基层与延长基层的使用寿命, 半刚性基层沥青路面结构的承载能力由半刚性材料层来完成, 主要承重层为半刚 性基层,无需用增厚面层来提高承载能力。厚沥青面层中车辙是不容低估的,厚 沥青面层较容易导致在设计使用期间车辙超过容许值, 因此提高沥青路面的使用 质量不应用厚的沥青面层,而是使用优质沥青,沥青面层的厚度可减薄至 9~ 12cm。而且,其沥青混凝土各结构层厚度为混合料最大公称粒径的 2.5~3 倍为 宜。 3.1.4 气候条件

荷载和温度是路面产生车辙的两个重要因素, 路面车辙的发展过程实际上是 沥青混合料在高温下的蠕变过程。温度越高,沥青混合料的劲度模量越低,抗车 辙能力越小。高速公路车辙的产生一般发生在每年的 7、8 月份中,尤其是连续 两三天内出现高温天气时,车辙很容易出现。一般连续的高温使得路面积聚的热

量不能很快的释放出去,沥青混合料在持续高温环境下,粘聚力降低,抗剪强度 降低导致了路面的破损,同样是高温的天气,在广东等地车辙却出现很少,究其 原因是因为南方的雨水较多,对路面起到了降温的作用。路面温度对车辙的产生 有很大的影响。 在寒冷地区, 路面温度低, 车辙出现的可能性较小; 在炎热地区, 沥青路面在一定气温和日照作用下,能吸收大量热量,从而导致路面温度升高, 产生车辙。残留在路面内的水分会大大降低各结构层的抗变形能力,极易导致过 大车辙的产生。 3.1.5 交通荷载条件

随着公路等级的提高,加之交通量愈来愈大,轮载也在不断加重,车辙产生 的速率越来越快。车辙的发展速率随荷载作用次数的增加而减小。但车辙深度随 累计荷载作用次数的增加而增加,以致于道路丧失使用性能。 3.1.6 路面结构类型

在一定厚度范围内,沥青路面的厚度越大,永久变形也愈大。采用刚性基层 或半刚性基层材料的沥青路面, 由于基层具有很高的高温稳定性和抗剪切变形能 力,因此,车辙主要产生在沥青面层内,而刚性基层和土基所产生的车辙只占很 小的比例。 3.1.7 路面材料性能与组成

沥青混合料是一种粘弹性塑料材料, 其抗变形能力取决于沥青的粘结力和矿 料颗粒之间的嵌挤力。 因而沥青与矿料性能以及沥青混合料的级配类型与配比组 成,都直接影响着沥青路面的抗变形能力和其他路用性能。 3.1.8 施工因素

沥青混合料在施工过程中,材料的质量控制、沥青混合料的材料与温度均匀 性、各种材料用量的控制、压实温度及压实度的控制、层间的洁净度及粘结效果 灯都会影响到路面的抗车辙能力[6]。 混合料离析比较严重,造成级配偏差,产生软弱的混合料;注重平整度,降 低了对压实度的要求;现场施工组织差,碾压不及时,漏压;油石比控制不准确 等因素;施工过程中层间结合差,造成沥青路面层间滑动。 通过以上总体分析,预防形成车辙的措施,首先要从设计、用油质量和比例 及施工质量控制抓起,严格控制超限车辆的通行,才能从根本上控制路面车辙的

产生。

第4章

沥青路面车辙的控制与防治

4.1 车辙的控制指标
目前,国外沥青路面设计方法中车辙的控制指标有三种,即路基顶面容许 竖向压应变εz、沥青层容许永久变形 WP、路面容许车辙深度 RD。 各主要沥青路面设计方法的车辙控制指标与标准见表 4-1
表 4-1 沥青路面设计方法的车辙控制指标与标准
设计方法 地沥青协会(AI) 壳牌(Shell) 车辙控制指标 临界状态[εz]=482×Ne 临界状态[εz]=885×Ne 沥青层永久变形 诺丁汉(Nottingham) 临界状态[εz]=451×Ne 损坏状态[εz]=250×Ne
-6 0.28 0.223

容许车辙深度(㎜) 13 10(高速路) 30(普通路)

0.25

10 20
6

0.27

注:为路基顶面容许竖向压应变(10 ) e 为标准轴载作用次数(10 ) ,N 。

由表 4-1 可见, 各设计方法主要采用路基顶面容许竖向压应变εz 控制路面的 车辙。主要是因为路面材料的永久应变同弹性应变成正比,如果将一定车辆荷载 作用下路基顶面的弹性应变控制在容许范围内, 则路基以上各层的弹性应变也将 得到控制,从而在一定程度上控制了沥青路面的永久应变。显然,这一控制指标 有如下的不足: 路面材料弹性应变与永久应变与永久应变之间的正比关系并非绝对成立。

这一指标同车辙之间仅存在定性关系,用它控制车辙缺乏精确性和严密性。 这一指标主要考虑路基材料本身在重复荷载作用下的变形特性,对基层、面 层的考虑不足。对于以半刚性材料为基层的高等级道路沥青路面,这一指标明显 不适用。 这一指标满足与否在生产上较难验证, 并且相应的路面设计方法不能预估路 面在不同使用时期的车辙深度,更难以有效地知道路面养护与管理工作,即缺乏 对路面养护的提前指导意义。 鉴于这一指标的上述诸多不足,建议直接用容许车辙深度 RD 指标取代路基 顶面容许竖向压应变εz。 这样可以弥补上述缺陷,并且是可行的[7]。

4.2 国内外容许车辙深度的确定
沥青路面车辙的控制标准,即容许车辙深度 RD 的大小,是由大量的路况调 查得到的。因各地的环境条件、车辆荷载条件以及路面结构的差异,各设计方法 中的容许车辙深度不尽一致,但都较为接近,见表 4-1。 例如,据相关资料显示,当大型车辆超过 300 万辆时,车辙深度超过 10 ㎜ 的路面占 50%,交叉口路段的车辙深度为非交叉口路段的 2~5 倍。当路面需要 补强时,裂缝率为 20%,车辙深度为 20 ㎜,平整度为 45 ㎜。 美国 AASHTO 路面设计方法用路面现实服务能力指数 PSI 评定沥青路面的服 务能力,对于主、次干道,路面最终现实服务能力指数分别为 2.5 和 2.0。依据 相关资料显示,当 PSI=2.5 时,路面的平均车辙深度为 15 ㎜。当然,在不同的 地区,同一 PSI 值时,路面的车辙深度会有差异,但是,PSI 值一般随车辙深度 的增大而明显降低。在假定路面损坏仅由车辙引起的极端情况下,当 PSI 分别为 3.0、2.5 时,最大车辙深度则为 30 ㎜、35 ㎜。因此,对于高等级道路沥青路面, 其车辙极限值为 35 ㎜。 由此可见,由于道路等级及路面状态的不同,国外路面非交叉口路段的容许 车辙深度为 10~30 ㎜,交叉口路段为非交叉口路段的 2~5 倍(容许车辙深度) 。

4.3 车辙的控制与防治措施
4.3.1 以车辙为指标的路面设计方法的提出

目前,我国现行沥青路面设计方法中的控制指标为弯沉和弯拉应力,尚缺乏

控制沥青路面车辙深度的指标。因此,要在设计阶段防治车辙,就必须在沥青路 面设计中添加车辙控制指标。 现行规范在教材设计阶段对沥青混合料进行车辙试 验,并对试验所得的动稳定度提出了要求。但动稳定度在路面设计中未作为控制 指标,导致了材料设计与路面结构设计的分离,满足动稳定度要求的沥青混合料 在路面中能产生多大的车辙或者车辙是否超过容许值都不得而知。 根据前述车辙 容许车辙深度值,可以反算沥青混合料的容许粘性劲度模量,并由此来控制沥青 混合料的材料选择级配比设计,实现材料设计与路面结构设计的统一。 4.3.2 沥青材料及矿料的选择准则

(1)矿料 矿料所形成的骨架及嵌挤力是沥青混合料抗变形能力的基础, 因此形状接近 立方体、抗压及耐磨性能的矿料及合理的级配,是沥青混合料抗车辙能力的根本 所在。此外,矿粉也有很大的影响。因为矿粉具有很大的表面积,特别是活化矿 粉。用石灰岩轧磨的矿粉配制的沥青混合料具有较高的高温稳定性,而含有石英 岩矿粉的沥青混合料的高温稳定性较低。 活化矿粉对提高沥青混合料的抗剪切能 力起特殊作用。活化矿粉与沥青相互作用形成两个特点: 形成了较强的结构沥青膜,大大的提高了沥青的粘聚力; 降低沥青混合料的空隙率,因而减低了自由沥青的含量。 因此,在选择矿料时尽量采用含活化矿粉多的矿料,这会使沥青混合料抗剪 切能力有很大的提高。 (2)沥青结合料 影响塑性变形的首要因素是沥青混合料的组成,但是对于组成确定的混合 料,其性能将取决于沥青的粘度。如果说矿料形成沥青混合料的骨架,则填充于 骨料之间的沥青与细集料所形成的胶砂无疑是沥青混合料的肌肉。因此,选择高 温稳定性良好的沥青,将有助于沥青混合料抗车辙能力的提高。 对于沥青的选择,可以通过由最高路面温度确定沥青混合料的最小临界温 度,并根据该临界温度值确定所用沥青的粘度或软化点,从而选择合适的沥青材 料。 沥青类型也有多种,有改性沥青、非改性沥青、天然湖沥青、工厂炼制的类 似改性沥青的宽域沥青等,此外还有沥青混合料改性剂,废橡胶粉等。有许多技

术可以提高沥青混合料的高温稳定性,需结合技术与经济条件合理地选用。 (3)沥青混合料 沥青混合料中的空隙率、 沥青用量和矿粉级配是影响沥青混合料抗车辙能力 的主要因素。 在沥青混合料中良好的级配所形成的骨架作用因增加了矿粉之间的嵌挤力 而提高了沥青混合料的抗车辙能力,所以说,矿料级配的选用很重要。从材料性 能上分析, 选用高粘度的沥青和非酸性且近立方体的矿料可提高沥青混合料的抗 车辙能力。不论是 SMA、SUPERPAVE、AC、OGFC,还是其他沥青混合料类型,只要 经过合理地级配选择,都能配制出满足高温抗车辙性能要求的沥青混合料。 沥青混合料中的空隙率过小会使得沥青混合料内部没有足够空隙来“吸收” 由荷载引起的流动,造成材料的整体变形而形成车辙,但空隙过大则易于诱发其 他病害,一般认为控制车辙空隙率应为 3%~5%。 沥青混合料中的沥青用量直接影响着矿料的骨架作用, 车辙随沥青用量的增 大而增大,并且十分的敏感。值得注意的是,马歇尔方法确定的沥青用量并非控 制车辙的最佳用量。 沥青与沥青混合料的选择可以根据当地的气温条件来确定, 也即所选择的沥 青混合料的临界温度要在当地路面最高设计温度之上。 特别强调,抗车辙与抗水损坏对沥青混合料的要求是相互矛盾的。因此,对 沥青混合料要注意平衡设计,不能顾此失彼。 4.3.3 施工控制

为了沥青路面出现车辙,在施工过程中可以从一下几个方面进行控制: (1)材料质量控制 严格控制原材料质量,尤其是大规模施工时对矿料质量的控制。同时注意 生产过程中沥青混合料配合比的变化,确保实际配合比在容许的范围内变化。这 对工程质量是至关重要的。许多项目出现问题,都是因为这一环节没有把握好。 此外,要注意对沥青混合料材料、温度及碾压不均匀性的控制,以避免路面出现 局部的车辙或水损坏等,确保路面的整体使用性能。 (2)碾压温度 一般地讲, 在规定温度范围内沥青混合料的温度愈高, 愈容易达到高密实度。

碾压温度的测定位置是摊铺的沥青混合料的中部。 混合料的表面温度和底部温度 都要低于中间的温度,温差一般在 10℃以上。为了保证压实的整体效果,在施 工过程中应尽可能地提高碾压温度,特别是初压和复压的温度。在不发生推移、 表面没裂的情况下,初压的压路机可一直紧跟摊铺机,以减少沥青混合料的热量 的损失,确保在较高的温度下进行碾压。复压应紧跟初压,终压也应尽可能地在 较高温度下进行。但考虑到终压的目的是消除缺陷和保证面层有较好的平整度, 不宜一味提高终压温度,应以沥青面层无轮迹和无明显缺陷为判断标准,确定适 宜的终压温度。 (3)压实厚度 现在的沥青面层的集料普遍偏粗,尤其是中下面层,与其相匹配的压实层厚 度稍微偏薄,不利于压实,而且容易造成离析,影响矿料骨架的形成,给工程质 量带来隐患。根据我国高速公路的大量实践和探讨,特别是考虑到压实效果,路 面层厚度不宜过薄,以大于矿料最大公称粒径的 3 倍为宜。 (4)碾压工艺 采用何种压路机和碾压方式,以达到规定的压实度,一般通过铺筑试铺路来 确定。确定试铺的碾压组合时,应根据施工队所配备的碾压设备及以往的施工经 验,确定 2~3 种切实可行的方案进行试铺,以确定大面积施工可采用的方案。 (5)有效压实时间 所谓有效压实时间,是指混合料摊铺后,温度降至最低允许碾压温度所需的 时间。该时间越长,则可用于压实的时间就越长;若有效压实时间较短,则可能 无法完成碾压流程,以致压实度不足(将难以保证压实质量) 。 (6)压实度与平整度 压实度与平整度是沥青面层质量的两个重要指标。平整度固然重要,但压实 度更重要,必须在确保压实度的情况下提高平整度。较好的压实度能使平整度在 通车后的衰减较慢,这样更有利于行车的平稳舒适。

4.4 车辙的治理
对于出现车辙的路面,首先需查明原因,分清是失稳型车辙还是非失稳型车 辙,进而采取相应的处治措施。 对于非失稳型车辙(车辙深度小于 2 ㎝) ,可采用稀浆封层、微表处、超薄

磨耗层及同步碎石封层等措施来修补;而对于失稳型车辙(车辙深度一般大于 2 ㎝) ,需要查明成因与产生车辙的部位,在清除失稳的结构层后,采用罩面补强 等方法进行治理 4.4.1
[8][9]



非失稳型车辙的处治

稀浆封层是用细粒式的级配石料或砂作骨料,以乳化沥青为粘结料,加填料 和水冷拌后摊铺(用稀浆封层机)成沥青表处薄层。另外,根据试验结果可适当 添加矿料填料或液体添加剂。稀浆封层既可用于预防养护也可用于修补养护,如 果使用恰当, 效果十分明显。 它能减少由于沥青老化引起的路面病害, 填充裂缝, 防止松散,阻止水和空气进入路面,提高抗滑能力以及路面外观等。 稀浆封层的优点是:费用较低、施工快捷,可可用于病害预防,维修已有病 害,美化路面。虽然稀浆封层有许多的优点,但是由于稀浆封层只是一个很薄的 结构层,对路面结构强度基本没有提高作用。因此,要求进行稀浆封层的道路其 整体强度应满足使用要求。 稀浆混合料的主要组成材料是骨料、乳化沥青和水,还可根据需要适当添加 矿物填料或化学添加剂。所有的材料都有各自特定的要求,应遵照相关规范要求 选择合适的材料。 (1)乳化沥青 乳化沥青是稀浆混合料的重要组成部分,它用来裹覆骨料,最终作为粘结料 存在稀浆封层中。道路工程中的乳化沥青有阳离子和阴离子型,而根据破乳速度 又可分为快裂、中裂和慢裂。用于稀浆封层的乳化沥青应是慢裂型的,而且目前 以使用阳离子型为主。 (2)骨料 骨料是稀浆混合料的重要组成部分,它形成了矿料骨架。通常可用于沥青路 面施工的石料均可用于稀浆封层,如石灰石、花岗岩、玄武岩等。用于稀浆封层 的骨料首先应满足特定的级配要求,其次应干净、坚硬、完全破碎且均匀。 稀浆封层用石料还必须控制泥土含量即砂含量,泥土含量越高,危害越大。 根据以往的经验,砂当量过小,会有以下不利因素发生: 沥青用量增加而无任何好处; 养护过程中发生过分收缩,产生裂缝;

抗磨耗能力降低; 对某种乳化沥青可能导致破乳过快,无法施工。 骨料的硬度和外观影响到路面的抗磨耗性和抗滑性。 大粒径的骨料必须是坚 硬的;对于大交通量的路面和防滑面层,骨料必须是耐磨的。为了保证骨料是完 全破碎的,需使用粒径大于使用级配中最大粒径的骨料来进行破碎。 (3)水 水也是稀浆混合料的重要组成部分,它影响混合料的工作特性。稀浆封层中 的水有三个来源:骨料中的水、乳化沥青中的水和预湿骨料中的水。 矿物填料 矿物填料的使用主要有三个目的:

改善骨料级配; 促进稀浆混合料的稳定性; 调节破乳速度。 (4)添加剂 添加剂的作用是调节拌和时间与破乳速度,与填料的不同之处是可溶于水, 不改变骨料的级配。常用的添加剂有两大类:无机盐类和表面活性剂类 4.4.2 失稳型车辙的处治
[10]



对于这种严重的车辙就必须采用铣刨、重新罩面等方法进行治理。其中的铣 刨换填法是一种新型的维修方法,即采用路面铣刨机将破损路面切削一定厚度, 然后铺筑再生沥青混凝土,也是一种路面更新方法。该方法的工艺流程包括: 用铣刨机将需要更新的路面铣削一定厚度。 将铣刨下的旧料收集,装载到沥青混凝土厂。 沥青混凝土厂将旧料进行再生或换给新沥青混合料拉回现场。 将铣刨后的路表面清扫干净,如有个别严重破坏应事先修补好。 洒匀粘层油,上垫脚料。 铺装沥青混凝土是德国的铣刨机, 切削深度能达 10 ㎝.旧路面沥青再生工艺 包括以下四个环节: (1)将铣刨后的旧沥青路面料运到沥青混凝土厂,进行破碎。 (2)喷洒再生剂将旧沥青路面料软化,一般需焖料 24 小时。 (3)根据级配情况设计新料级配,以一定的旧料与新料进行配合。

一般新旧料之比为 4:1~2:1。为了避免旧料加热过度,一般旧料在新矿 料经加热滚筒进入热料提升后两者在混合,旧料通过与新料热交换来加温。采用 连续式拌和机时,旧料应在拌和机中部加入。 (4)将拌合的再生混合料拉至现场进行摊铺。 目前可使用沥青路面再生机, 直接将路面铣削、 软化、 添加新料拌合、 摊铺, 即直接将铣削、拌合、摊铺在现场一次完成。 铣刨换填法处理产生病害的沥青路面不但能够降低工程造价节省材料, 减少 环境污染,而且其直接经济效益也比较显著,一般每利用一顿旧料节省人民币 10~16 元。

第5章

减轻车辙深度的措施及维修

5.1 减轻车辙深度的措施
针对影响车辙深度的主要因素,可采取下列一些措施来减轻沥青路面的车辙。 选用粘度高的沥青,其混合料的高温稳定性较好。 选用针入度较小、软化点高和含蜡量低的沥青。 用外掺剂改性沥青,采用合成橡胶、聚合物或树脂改性沥青,一般采用 SBS 改性沥青,它可使沥青的软化点达 90°C 以上。 严格控制沥青用量在规范容许的误差范围内,特别是不能过多。 采用粒径较大和碎石含量多的矿料,粗集料要有足够多的破碎面,并控制碎 石中的扁平、针状颗粒的含量不超规定,严格控制通过室内试验确定的小于 0.075mm 的粉料用量,矿粉宜采用石灰石粉加水泥,重量比按 2:1 控制。在传统 连续级配沥青混凝土中通常限制天然砂的含量为 10~15%,对于重交通道路,须

按低限控制。 保持矿粉与沥青之比为 1~1.2,使矿粉有足够数量,以减少起润滑作用的 游离沥青,减薄沥青膜的厚度。 在满足保护半刚性基层不使先产生收缩裂缝和满足沥青面层不产生早期疲 劳破坏的前提下,采用较薄的沥青面层。 在沥青面层结构组合设计中,应将其中一层按密级配(不透水层)要求来考 虑,或专门设置一层隔水层来防水,以减少面层渗水[15]。

5.2

车辙的维修

如果沥青路面产生了不可接受的车辙深度, 应按照车辙出现的原因有针对性 地进行处理: 因车辆行驶推移而产生的车辙,应将出现车辙的面层铣刨清除,然后重铺沥 青面层。采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)或 SBS 改性沥青混合料、或聚乙烯 改性沥青混合料来修补车辙。修补的面积通常按车辙的长度乘以 0.4m 计算。 受横向推挤形成的波形车辙,如果已经稳定,可将凸出的部分削除,在波谷 部分喷洒或涂刷粘结沥青,填补沥青混合料,并找平、压实。 因面层与基层间有不稳定的夹层而形成的车辙, 应将面层挖除, 消除夹层后, 重作面层。 由于基层强度不足、水稳性能不好,使基层局部下沉而造成的车辙,应将面 层和基层完全挖除。 如土基中含有淤泥, 还应将淤泥彻底挖除, 换填新料并夯实。 在地下水位较高的潮湿路段, 应采取措施引出地下水并在基层下面加铺一层水稳 性好的材料,最后重作面层。 属于表面性磨损过度出现的车辙, 采用路面铣刨机或风镐翻松车辙表面一定 深度(10~20mm),并清除干净,喷洒 0.3~0.5kg/m2 粘层沥青,采用与原路面结 构相同的沥青混合料铺筑,恢复路面横坡,周围接茬处要烙平密合、碾压密实。





衡量公路质量标准最直观的指标是路面的平整度,即乘车人的舒适程度,只 要汽车不颠簸,就会得到社会的承认,而车辙是引起行车颠跳的主要因素,因此 一定要认真设计,严格按照科学要求施工,严格控制沥青含量、沥青性能和矿料 质量, 严把质量关, 消除可能出现车辙的各种因素的影响, 精心养护, 及时维修, 提高高速公路在社会中的地位。 车辙的出现,严重影响了路面的使用寿命和服务质量,给路面及路面使用者 带来许多危害。较直观的有影响路面的平整度,降低行车舒适性;微观上削弱了 沥青层及路面结构的整体强度。还有降低了路面的抗滑能力,影响高速行车安全 及车辆操纵的稳定性等。 对于出现车辙的路面,首先需查明原因,分清是失稳型车辙还是非失稳型车 辙,进而采取相应的处治措施。对于非失稳型车辙,可采用稀浆封层、微表处、 超薄磨耗层及同步碎石封层等措施来修补;而对于失稳型车辙,需要查明成因与

产生车辙的部位,在清除失稳的结构层后,采用罩面补强等方法进行治理。 为此,还要加强车辆超载的治理,对于不能控制超载的路段,要进行预见性 和针对性的设计;合理安排新修路面开放交通的时间,有效的避免车辙等早期病 害的产生[16]。 通过此次论文的写作,我从车辙的成因及防治等方面都有了更深层次的了 解,这在以后的工作与学习之中都会对我有很大的帮助。

参考文献
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