【文章內容簡介】 在行車荷載作用下永久變形的變形量越大，故路面結構厚度既要有足夠的承載能力，又要有較好的抗車轍能力。不同的路面結構類型和瀝青混凝土面層厚度對車轍深淺的影響也不同。對于柔性路面、瀝青混凝土面層、柔性集料基層、底基層、土基性質、壓實度和受力特點決定著車轍變形的大小。一般來講，控制土基的頂面位移和壓實度對于提高柔性路面的抗車轍變形能力有決定性的意義。對于半剛性路面，一般底基層和土基頂面是處于彈性工作階段的，因此其車轍變形主要是由瀝青混凝土的壓密和受到剪切應力的作用引起的。對層間連續(xù)理想的三層式瀝青面層而言，中面層通常是發(fā)生車轍變形的主要層位。 面層級配不合理 現(xiàn)行設計規(guī)范強調中、上面層主要功能是防水，其次是抗高溫車轍性能，導致中上面層都采用 I 型結構，有點甚至提出中面層 的空隙率應降低為2%~4%,實際上 I 型級配屬于懸浮密實結構，內摩阻力小，抗高溫車轍性能差，如果再將空隙率降低，則高溫情況下自由瀝青膨脹之后無處去，就會加劇高溫形變。另一方面，中面層設計雖為中粒式瀝青混凝土（ AC20I）和粗粒式瀝青混凝土 (AC25I)，但從對中面層混合料抽提試驗結果看施工配合比級配偏細。 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計，都可能影響車轍的產生。施工時路基的壓實度、排水性能、基層壓實度、路面熱穩(wěn)定性等是否達到規(guī)范要求也會影響車轍的產生。 層間結合處理不 當 從現(xiàn)場取芯發(fā)現(xiàn)，基層與面層間沒有透層油參入的痕跡，在取芯過程中，很難取出基層和面層連在一起的整體芯，而是兩者分開的，這反映了基層與面層間的粘結強度很低，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成中，重型卡車數(shù)量較多，而且行車速度慢。調查發(fā)現(xiàn)，大型貨車中軸載超過標準軸載 10t 的比例為 37%46%，平均為 %，超過國際上最大標準軸載 13t 的比例為 24%28%，平均為 %，有 2%4%的甚至超過了 18t，可見超重載現(xiàn)象非常嚴重。經(jīng)分析，軸載從 10t 依次增加到 13t、 15t、 18t，剪應力高值的分布范圍從面層下 37cm、 38cm、 39cm,剪應力的最大值位置從 4cm 依次增加到 4cm、 5cm、 5cm。說明隨著軸載的增加，剪應力高值的分布范圍由表面層向中面層轉移，使產生失穩(wěn)性車轍的深度增加。因此，承受重載慢速交通要求瀝青混凝土有較好的抗車轍能力。但是，目前高速公路設計中沒有詳細考慮此因素。 沒有考慮縱坡的影響 大量的車轍調查發(fā)現(xiàn)，高速公路瀝青路面車轍嚴重的路段均發(fā)生在陡坡路段，我們調查超重載貨車在陡坡段的速度一般為 20km/h，根據(jù)瀝青材 料的溫度時間換算法則，長時間承受荷載與高溫條件是等效的，而且時間是累積的。車輛如果以 100km/h 速度行駛，對路面瀝青層的作用時間約為 ,如果行駛速度是 100km/h，對路面瀝青層的作用時間約為 ,即以 20km/h速度行駛產生的形變相當于以 100km/h 速度行駛 5 遍所產生的形變。所以，對于具有粘彈塑形的瀝青混合料，縱坡越大，除了因為應力增加和作用深度而增加車轍外，還因為行車速度慢和應力作用時間長而更容易加重車轍。因此，用于陡坡路段上的瀝青混凝土需要有較大的抗車轍能力。 溫度的影響 荷載和溫度是路面產生車轍的兩個重要因素，路面車轍的發(fā)展過程實際上是瀝青混合料在高溫下蠕變的過程。溫度越高，瀝青混合料的勁度模量越低，抗車轍能力就越小。通過調查發(fā)現(xiàn)高速公路車轍的產生一般發(fā)生在每年 的 8 月份中，尤其是出去連續(xù)高溫天氣時，車轍很容易出現(xiàn)。有關研究表明：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)時間短，而瀝青混合料的導熱系數(shù)小，內部高溫不易與大氣發(fā)生熱交換，內部的高溫持續(xù)時間長，對于具有粘彈塑性的瀝青混合料，其形變與高溫持續(xù)時間成正比， 因此中面層更容易發(fā)生車轍。 材料把關不嚴 目前大部分高速公路對瀝青的選擇是比較注重的，大多選用優(yōu)質進口瀝青，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?shù)厝罕娮园l(fā)組織的小料廠生產，產量低、規(guī)格少、質量差。而高速公路建設速度快，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)質品。有的砂石料含泥量和風化料遠遠超標，根據(jù)施工現(xiàn)場調查，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%，有的風化嚴重，有的粗集料在飽水的情況下能成 團。從瀝青面層鉆芯取樣和病害開挖的結果來看，面層結構的粗集料的壓碎值達不到規(guī)定要求，有些粗集料可以看見明顯的裂痕，在行車荷載和環(huán)境等因素的反復作用下被壓碎，而使得粗集料強度偏低。粗集料中含有風化石和通水易崩解的紅砂巖，在結構層中可以觀察到成快點紅粘土的存在以及較多的細長扁平軟質集料的存在。 對于瀝青混合料的填料應采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石經(jīng)磨細得到的礦粉，拌和機回收的礦粉按規(guī)范可用作填料的一部分，但用量不能超過總量的 50%，且不得含有雜質，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高，必將影響瀝青與集料的粘結。此外對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，有時在 細集料中用水洗法測定的小于 顆粒含量竟高達 %%,這無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)展成為車轍等病害。 瀝青混合料在高溫下抵抗反復壓縮及側向流動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，同時瀝青結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。尤其是對許多密實型連續(xù)級配瀝青混凝土來說，粗集料是呈懸浮結構狀態(tài)，相互嵌擠作用相當有限， 這時瀝青結合料的高溫勁度就起到更為重要的作用 . 2 車轍分類 根據(jù)調查結果可以看出，高速公路的車轍類型主要有三大類，即失穩(wěn)型車轍、壓密型車轍和磨耗型車轍 失穩(wěn)型車轍。是由瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不足引起，因路面結構層在車輪荷載的作用下內部材料的橫向流動引起位移而形成的。當瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足時，在外力作用下瀝青路面常會產生這種車轍。 壓密型車轍。是由于路面結構整體剛性 不足，由于荷載作用下產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造成的。 磨耗型車轍。是由于瀝青路面表面層的材料受車輪磨擦和自然環(huán)境因素作用下持續(xù)不斷損耗造成的。 失穩(wěn)型車轍 失穩(wěn)型車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，在高速公路瀝青面層中，中面層容易出現(xiàn)這種車轍。高溫時的車轍，主要是抗剪強度或塑形變形過剩造成的?；旌狭系膹姸热Q于混合料的內摩擦角和粘聚力。 內摩擦角的影響因素 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，常會產生較大的內摩擦角。集料表面紋理的構造深度和集料種類，對混合料的內摩擦角也有明顯影響。表面粗糙、構造深度大的集料具有較大的內摩擦角。 礦料的最大粒徑。不同礦質混合料的永久變形，隨著礦料間隙率 VMA 的增大而增大。 瀝青混合料的級配。連續(xù)型級配，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摩