沥青路面车辙病害成因及养护对策

兰峰

（南阳市卧龙区公路事业发展中心，河南南阳 473000）

0.引言

在车辆长期重复荷载作用下，极易出现车辙病害。作为一种永久性变形，车辙病害极易危害道路安全。在沥青路面车辙病害当中，其特点主要包括2点：（1）早期严重车辙基本上属于失稳型车辙，也就是在行车荷载的影响下，车轮痕迹下陷，极易形成侧向流动变形的车辙。（2）多在沥青路面上、中面层产生车辙。车辙的出现，不仅会影响路面平整性，还会对行车舒适性和安全造成很大威胁。为此，开展沥青路面车辙病害研究具有重要的现实意义[1]。

1.沥青路面车辙形成机理

基于沥青混合料的特殊性，在行车荷载的重复作用下，路面很容易形成压密变形的累积形变，一旦产生车辙病害，路面想要恢复难度很大，甚至是不可逆的病害。一般来讲，车辙受高温环境影响较大，多出现于高温夏季。随着改革开放的不断深入，我国经济迅速腾飞，交通运输业越来越繁忙，交通压力进一步加大，车辆交通渠化和重载超载问题加剧，导致沥青面层压密程度提升，在车辆轮迹带处路面下陷问题极为普遍，车辙病害也会越来越多，严重影响路面行车舒适性和安全性。

2.沥青路面车辙病害的危害

作为现代交通的重要方式之一，公路建设水平已成为衡量一个国家基建能力的指标。沥青路面是我国高等级公路的主要路面结构形式，相比其他路面材料，沥青路面优点很多。随着交通运输需求的逐年增长，路面出现了不同程度的早期病害，经实践考察可知，车辙病害是路面病害之一，对于道路自身及车辆、人员来讲，一旦形成车辙，便会带来危害[2]。

（1）车辙的出现将会影响路面的平整度，极易产生滑移情况，对行车舒适性造成危害。按照现行规定要求，对于高等级沥青路面容许永久变形量有明确的规定，要求控制在15mm以内，若车辙深度在40mm以上，在高速行车时，车辆弯道控制难度加大，将会大幅降低行车安全系数[3]。

（2）行车荷载重复作用下，车辙病害附近的沥青混合料将会不断被压密、挤压，大幅降低混合料的孔隙率，在雨水的影响下，车辙部位很容易产生积水或水雾等情况，进而影响路面摩擦阻力，导致安全事故率增加。

（3）一旦出现车辙病害，便代表着沥青路面面层材料及结构已被破坏，大幅降低了路面强度，影响了路面的使用性能。加上其他因素的影响，将进一步破坏路面，严重影响使用寿命。

3.工程概况

某公路工程通车运营5年后，发现局部路段出现了大量病害，主要包括：车辙、拥包等，且呈不断增长趋势，对于路面正常行车功能造成了一定影响。为此，提出了养护维修的建议。通过现场调查及钻芯取样可知，车辙为主要病害，类型为压密型车辙、失稳型车辙，基本上没有出现磨损型及结构型车辙[4]。在钻芯取样当中，共设了8个芯样，取出的芯样当中，均具有较为完整的沥青面层，但中面层、低面层则存在较大空隙。且芯样的沥青层和水稳层内存在不均匀的较多泥土[5]。

4.沥青路面车辙病害的成因

当前，流动性车辙是沥青路面最常见的车辙类型，此类车辙的出现并非一个原因，而是多种因素的共同作用，在本工程当中，车辙病害的成因如下：

4.1 沥青混合料抗剪强度不足

作为一种柔性路面，沥青路面因其优异的性能得到了广泛应用。车辙病害是路面破坏的主要形式。在车辆荷载的长期作用下，沥青路面承受的剪力作用较大，一旦超过了混合料的抗剪强度，沥青材料便会向两侧流动，长期形变累积便会产生车辙。造成沥青混合料抗剪强度不足的因素很多，主要包括以下几点：（1）沥青用量过多。沥青混合料当中，沥青材料的应用可以与矿料充分粘结。若沥青含量太多，将会加大沥青流动性，导致集料间的嵌挤作用下降，进而降低混合料的抗剪强度，从而产生车辙病害。（2）级配不合理。在沥青混合料抗车辙性能当中，矿料级配不合理将会影响很大。若矿料级配过粗，会增大混合料的空隙率，影响材料间的粘结力，进而对其抗剪能力造成很大影响。若矿料级配过细，粗集料用量太少，也会影响矿料间的嵌挤作用，从而产生车辙。（3）矿粉用量不当。在沥青混合料当中，矿粉和沥青的结合可以形成沥青胶浆，此类材料的稳定性、黏结力良好。在混合料当中，通过沥青胶浆可以将不同粒径的集料形成一个完整的整体，沥青胶浆的性能，对于沥青混合料的物理力学性能影响很大。对于粗集料间的孔隙，矿粉可以起到填充作用，进而增加混合料的密度，若矿粉用量与设计不符，将会改变级配，影响混合料的整体强度。

4.2 重载交通及气候影响大

影响沥青路面车辙病害的很大原因在于重载交通和高温环境，在道路上若重载超载问题严重，极易产生交通渠化现象，从而加重车辙病害。高温是影响车辙的一大原因，伴随气温的不断提升，沥青混合料的刚度将备受影响，刚度下降，沥青路面的结构强度也会随之降低，从而形成车辙[6]。

4.3 层间结合处理不理想

在路面设计当中，界面条件满足完全连续是最理想的状态。若无法满足该条件，则说明路面分层之后，各层之间的极限拉伸应力、应变不同，这种情况下，极易产生路面病害。

4.4 施工不均匀性

本工程采用了半刚性基层，一般来讲，基层质量较好的情况下，高温环境中，沥青混合料的抗剪强度、面层厚度都会对路面抗车辙性能造成一定影响。据大量车辙试验可知，在级配、油石比满足规定的条件下，若混合料拌和不均匀，则混合料的动稳定度影响很大，甚至会出现超过20%的结果偏差。因此，在工程施工中，若出现拌和不均匀情况，很容易影响混合料自身质量，从而影响混合料的整体抗剪强度，降低抗车辙能力。

5.沥青路面车辙病害养护措施

5.1 沥青面层材料优化措施

（1）掺加适量改性剂。在交通压力不断加大的今天，为了保障沥青混合料的各项路用性能，可以适量掺加改性剂。通过采用改性沥青材料，不仅可以改善路面性能，还能增强养护效果，且具有良好的经济性。比如，在路面养护维修当中，采用改性沥青材料进行薄层罩面，可以降低罩面层的厚度，减少养护成本。如重载、高温路段掺加3%～5%的PRRLAST.S抗车辙剂可以起到延长路面使用寿命的作用。

（2）掺加适量纤维材料。作为一种增强材料，纤维的特点为质轻、耐久、高强等，在沥青混合料当中，掺加适量纤维材料，可以有效提升沥青混合料的力学性能，尤其是高温稳定性，同时还可以延长路面的使用寿命。当前，在沥青路面纤维材料当中，主要有3种，即木质纤维、矿物纤维及聚合物纤维，不同纤维材料的性能各有不同，因此，在工程当中，应根据实际情况合理选择。一般来讲，在纤维材料应用当中，需要控制好纤维的掺加量，本文采用了聚合物纤维，用量为2%～2.5%，通过纤维材料的掺加可以提高路面的抗车辙性能，还能改善混合料的水稳定性。

（3）沥青调配措施。沥青调配是指按照一定比例，将主配沥青材料均匀混合其他调配材料，以此弥补主配沥青材料性能缺陷。目前，在改善主配沥青抗车辙性能当中，常用的调配沥青材料有3种，即湖沥青、硬质沥青（低标号）及岩沥青。

5.2 优化沥青面层设计

在车辆反复碾压作用下，高温环境下沥青路面极易产生塑性流动，并降低混合料的孔隙率，进而产生车辙。因此，由结构层面来讲，如何提升沥青路面抗车辙性能已成为了研究的重要课题。目前，在很多国家对于大粒径碎石沥青混合料进行了大量研究，按照现行规定，对于矿料的最大粒径有明确要求，即控制在25mm～63mm。在沥青路面当中，大粒径碎石沥青混合料主要用于路面的下面层，其特点在于加大粒径、减少沥青用量。在养护成本不增多的情况下，能够有效提升沥青路面的抗车辙性能。若路面基层采用大粒径沥青混合料，可以增强路面的柔性和抗变形能力，保证混合料骨架稳定性，从而提升高温稳定性。

很大程度上来讲，集料粒径越大，越能提升混合料的抗车辙性能。究其原因在于集料级配对于混合料的高温稳定性影响很大。据相关研究表明，沥青混合料的黏结力、内摩擦角会影响混合料的抗剪强度，当矿料粒径增加时，粒径越大粗糙度越大，则混合料的内摩擦角越大，这种情况下，混合料的高温稳定性越好。然而，于沥青路面表面层而言，在沥青路面抗车辙性能方面，仅仅增加集料的公称粒径其效果并不明显。因此，在具体应用当中，必须优化沥青面层设计，合理选择施工原材料。

5.3 积极采用主动预防措施

公路项目从设计到通车运营会受到各种各样因素的影响，为了有效防治路面病害，需改变以往的防治策略，应从被动转变为主动预防，减少车辙病害，维护路面使用质量。

根据大量实践经验可知，当路面温度在30℃以下，路面基本上不会出现变形情况，若温度超过55℃，车辆通行过程中，变形也很小。但若是长期处于高温下，路面在车辆荷载反复碾压下，变形将会加剧，进而出现车辙。为此，为避免车辙病害出现，需要控制好路面温度，目前，常用的方法有洒水降温、路面热反射涂料等。比如说，路面洒水降温，作为目前路面常用的降温方式，路面洒水降温需要做到2点，（1）满足降温的要求；（2）不得出现路面水损坏。因此，在洒水时，需要满足一些条件，首先，路面温度在50℃以上，方可对路面进行定期、定时洒水，其次，洒水时，洒水车的速度需要做好控制，一般控制在每小时30km，并保证均匀喷洒；同时，还要做好洒水频次控制，应根据路面温度合理控制洒水频次。

6.结语

沥青路面由于其自身的优异性能，在国内外公路工程建设中备受青睐，且在现代高等级公路中得到了广泛应用。近年来，我国经济迅速发展，交通运输量持续增加，重载超载问题严峻，加上雨水、高温等因素影响，在沥青路面运营期间极易产生车辙病害。一旦出现车辙病害，极易影响路面沥青路面使用性能，危害行车安全。通过车辙病害成因的分析，笔者结合多年工作经验，结合案例，提出了相应的养护预防措施，希望能够有效控制车辙，修复路面病害，延长工程使用寿命。