【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在行車(chē)荷載作用下永久變形的變形量越大，故路面結(jié)構(gòu)厚度既要有足夠的承載能力，又要有較好的抗車(chē)轍能力。不同的路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型和瀝青混凝土面層厚度對(duì)車(chē)轍深淺的影響也不同。對(duì)于柔性路面、瀝青混凝土面層、柔性集料基層、底基層、土基性質(zhì)、壓實(shí)度和受力特點(diǎn)決定著車(chē)轍變形的大小。一般來(lái)講，控制土基的頂面位移和壓實(shí)度對(duì)于提高柔性路面的抗車(chē)轍變形能力有決定性的意義。對(duì)于半剛性路面，一般底基層和土基頂面是處于彈性工作階段的，因此其車(chē)轍變形主要是由瀝青混凝土的壓密和受到剪切應(yīng)力的作用引起的。對(duì)層間連續(xù)理想的三層式瀝青面層而言，中面層通常是發(fā)生車(chē)轍變形的主要層位。 面層級(jí)配不合理 現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)調(diào)中、上面層主要功能是防水，其次是抗高溫車(chē)轍性能，導(dǎo)致中上面層都采用 I 型結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)甚至提出中面層 的空隙率應(yīng)降低為2%~4%,實(shí)際上 I 型級(jí)配屬于懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，內(nèi)摩阻力小，抗高溫車(chē)轍性能差，如果再將空隙率降低，則高溫情況下自由瀝青膨脹之后無(wú)處去，就會(huì)加劇高溫形變。另一方面，中面層設(shè)計(jì)雖為中粒式瀝青混凝土（ AC20I）和粗粒式瀝青混凝土 (AC25I)，但從對(duì)中面層混合料抽提試驗(yàn)結(jié)果看施工配合比級(jí)配偏細(xì)。 另外， 瀝青混合料配合比、基層材料配合比以及路基土壤組成等設(shè)計(jì)，都可能影響車(chē)轍的產(chǎn)生。施工時(shí)路基的壓實(shí)度、排水性能、基層壓實(shí)度、路面熱穩(wěn)定性等是否達(dá)到規(guī)范要求也會(huì)影響車(chē)轍的產(chǎn)生。 層間結(jié)合處理不 當(dāng) 從現(xiàn)場(chǎng)取芯發(fā)現(xiàn)，基層與面層間沒(méi)有透層油參入的痕跡，在取芯過(guò)程中，很難取出基層和面層連在一起的整體芯，而是兩者分開(kāi)的，這反映了基層與面層間的粘結(jié)強(qiáng)度很低，故在陡坡地段發(fā)生推移現(xiàn)象是必然的。 交通荷載考慮不周 在高速公路的交通構(gòu)成中，重型卡車(chē)數(shù)量較多，而且行車(chē)速度慢。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大型貨車(chē)中軸載超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)軸載 10t 的比例為 37%46%，平均為 %，超過(guò)國(guó)際上最大標(biāo)準(zhǔn)軸載 13t 的比例為 24%28%，平均為 %，有 2%4%的甚至超過(guò)了 18t，可見(jiàn)超重載現(xiàn)象非常嚴(yán)重。經(jīng)分析，軸載從 10t 依次增加到 13t、 15t、 18t，剪應(yīng)力高值的分布范圍從面層下 37cm、 38cm、 39cm,剪應(yīng)力的最大值位置從 4cm 依次增加到 4cm、 5cm、 5cm。說(shuō)明隨著軸載的增加，剪應(yīng)力高值的分布范圍由表面層向中面層轉(zhuǎn)移，使產(chǎn)生失穩(wěn)性車(chē)轍的深度增加。因此，承受重載慢速交通要求瀝青混凝土有較好的抗車(chē)轍能力。但是，目前高速公路設(shè)計(jì)中沒(méi)有詳細(xì)考慮此因素。 沒(méi)有考慮縱坡的影響 大量的車(chē)轍調(diào)查發(fā)現(xiàn)，高速公路瀝青路面車(chē)轍嚴(yán)重的路段均發(fā)生在陡坡路段，我們調(diào)查超重載貨車(chē)在陡坡段的速度一般為 20km/h，根據(jù)瀝青材 料的溫度時(shí)間換算法則，長(zhǎng)時(shí)間承受荷載與高溫條件是等效的，而且時(shí)間是累積的。車(chē)輛如果以 100km/h 速度行駛，對(duì)路面瀝青層的作用時(shí)間約為 ,如果行駛速度是 100km/h，對(duì)路面瀝青層的作用時(shí)間約為 ,即以 20km/h速度行駛產(chǎn)生的形變相當(dāng)于以 100km/h 速度行駛 5 遍所產(chǎn)生的形變。所以，對(duì)于具有粘彈塑形的瀝青混合料，縱坡越大，除了因?yàn)閼?yīng)力增加和作用深度而增加車(chē)轍外，還因?yàn)樾熊?chē)速度慢和應(yīng)力作用時(shí)間長(zhǎng)而更容易加重車(chē)轍。因此，用于陡坡路段上的瀝青混凝土需要有較大的抗車(chē)轍能力。 溫度的影響 荷載和溫度是路面產(chǎn)生車(chē)轍的兩個(gè)重要因素，路面車(chē)轍的發(fā)展過(guò)程實(shí)際上是瀝青混合料在高溫下蠕變的過(guò)程。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車(chē)轍能力就越小。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)高速公路車(chē)轍的產(chǎn)生一般發(fā)生在每年 的 8 月份中，尤其是出去連續(xù)高溫天氣時(shí)，車(chē)轍很容易出現(xiàn)。有關(guān)研究表明：路表下 49cm 處的溫度最高，這一區(qū)域正好位于中面層，且表面高溫很容易與大氣發(fā)生熱交換，高溫持續(xù)時(shí)間短，而瀝青混合料的導(dǎo)熱系數(shù)小，內(nèi)部高溫不易與大氣發(fā)生熱交換，內(nèi)部的高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)于具有粘彈塑性的瀝青混合料，其形變與高溫持續(xù)時(shí)間成正比， 因此中面層更容易發(fā)生車(chē)轍。 材料把關(guān)不嚴(yán) 目前大部分高速公路對(duì)瀝青的選擇是比較注重的，大多選用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口瀝青，上面層采用改性瀝青，但是忽視了砂石料的影響。砂石料基本上由當(dāng)?shù)厝罕娮园l(fā)組織的小料廠生產(chǎn)，產(chǎn)量低、規(guī)格少、質(zhì)量差。而高速公路建設(shè)速度快，用量大，形成明顯的反差。真正用于高速公路面層的砂、石料并非全部合格品，更談不上優(yōu)質(zhì)品。有的砂石料含泥量和風(fēng)化料遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，有的高速公路用于面層的粗集料含泥量在 %%，扁平顆粒占 30%80%，有的風(fēng)化嚴(yán)重，有的粗集料在飽水的情況下能成 團(tuán)。從瀝青面層鉆芯取樣和病害開(kāi)挖的結(jié)果來(lái)看，面層結(jié)構(gòu)的粗集料的壓碎值達(dá)不到規(guī)定要求，有些粗集料可以看見(jiàn)明顯的裂痕，在行車(chē)荷載和環(huán)境等因素的反復(fù)作用下被壓碎，而使得粗集料強(qiáng)度偏低。粗集料中含有風(fēng)化石和通水易崩解的紅砂巖，在結(jié)構(gòu)層中可以觀察到成快點(diǎn)紅粘土的存在以及較多的細(xì)長(zhǎng)扁平軟質(zhì)集料的存在。 對(duì)于瀝青混合料的填料應(yīng)采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，拌和機(jī)回收的礦粉按規(guī)范可用作填料的一部分，但用量不能超過(guò)總量的 50%，且不得含有雜質(zhì)，摻有回收礦粉的填料的塑形指數(shù)不得大于4%等要求，回收礦粉最大的 隱患就好似本身含泥量過(guò)高，必將影響瀝青與集料的粘結(jié)。此外對(duì)于附著在粗集料上的小于 的顆粒部分用常規(guī)的干篩是不可能篩干凈的，有時(shí)在 細(xì)集料中用水洗法測(cè)定的小于 顆粒含量竟高達(dá) %%,這無(wú)形中增加了礦粉的用量，由于礦粉偏多，瀝青被礦粉吸走造成瀝青用量偏低，就很容易造成瀝青路面早期松散剝落，最終發(fā)展成為車(chē)轍等病害。 瀝青混合料在高溫下抵抗反復(fù)壓縮及側(cè)向流動(dòng)的能力首先取決于礦料骨架，尤其是粗集料的相互嵌擠作用，同時(shí)瀝青結(jié)合料則起到阻礙混合 料發(fā)生剪切變形的牽制作用，因而兩者都是十分重要的。尤其是對(duì)許多密實(shí)型連續(xù)級(jí)配瀝青混凝土來(lái)說(shuō)，粗集料是呈懸浮結(jié)構(gòu)狀態(tài)，相互嵌擠作用相當(dāng)有限， 這時(shí)瀝青結(jié)合料的高溫勁度就起到更為重要的作用 . 2 車(chē)轍分類(lèi) 根據(jù)調(diào)查結(jié)果可以看出，高速公路的車(chē)轍類(lèi)型主要有三大類(lèi)，即失穩(wěn)型車(chē)轍、壓密型車(chē)轍和磨耗型車(chē)轍 失穩(wěn)型車(chē)轍。是由瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足引起，因路面結(jié)構(gòu)層在車(chē)輪荷載的作用下內(nèi)部材料的橫向流動(dòng)引起位移而形成的。當(dāng)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足時(shí)，在外力作用下瀝青路面常會(huì)產(chǎn)生這種車(chē)轍。 壓密型車(chē)轍。是由于路面結(jié)構(gòu)整體剛性 不足，由于荷載作用下產(chǎn)生的永久變形積累造成的，這種變形主要由于路面基層、墊層的豎向永久壓縮變形和土基的固結(jié)造成的。 磨耗型車(chē)轍。是由于瀝青路面表面層的材料受車(chē)輪磨擦和自然環(huán)境因素作用下持續(xù)不斷損耗造成的。 失穩(wěn)型車(chē)轍 失穩(wěn)型車(chē)轍主要是由于瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足而造成的，常出現(xiàn)在瀝青面層以內(nèi)，在高速公路瀝青面層中，中面層容易出現(xiàn)這種車(chē)轍。高溫時(shí)的車(chē)轍，主要是抗剪強(qiáng)度或塑形變形過(guò)剩造成的?；旌狭系膹?qiáng)度取決于混合料的內(nèi)摩擦角和粘聚力。 內(nèi)摩擦角的影響因素 集料的顆粒形狀和表面紋理。瀝青混 合料的內(nèi)摩擦角是由于集料與集料之間的嵌擠作用形成的。因此，集料顆粒形狀接近立方體，有多棱角易破碎，常會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)摩擦角。集料表面紋理的構(gòu)造深度和集料種類(lèi)，對(duì)混合料的內(nèi)摩擦角也有明顯影響。表面粗糙、構(gòu)造深度大的集料具有較大的內(nèi)摩擦角。 礦料的最大粒徑。不同礦質(zhì)混合料的永久變形，隨著礦料間隙率 VMA 的增大而增大。 瀝青混合料的級(jí)配。連續(xù)型級(jí)配，由于粗集料較少不能形成骨架，雖然具有較高的粘聚力但內(nèi)摩