高速公路瀝青混凝土路面車轍成因探究范文

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摘要：

車轍是高速公路病害之一，本文通過對某一城市的某一高速公路進行試驗測量分析發現，瀝青用量和瀝青級配變化是影響車轍的主要原因，另外溫度這一類環境因素也對車轍造成影響，文章將成因一一列出，以便能夠對相關部門的研究起到參考意義，實現高速公路車轍這一類的病害減少。

關鍵詞：

瀝青；混凝土；高速公路

對高速公路瀝青混凝土路面車轍成因的分析，在受到與公路修筑的相關設計部門的重視之后，對于減少公路的病害、延長公路的使用壽命以及人們的人身安全都有非常重要的意義。

一、高速公路瀝青混凝土面層的車轍變形分布情況調查

車轍問題需要引起高度重視，其對路面質量的影響非常顯著，如下圖。高速公路路面的信息一般可以在路面芯樣中獲取，通過研究路面芯樣每一層的變形情況，能夠方便獲得車轍發生的嚴重程度以及車轍發生在哪一個層位。針對路面芯樣每一層不同的瀝青用量以及密度，也可以直觀地反應高速公路路面的車轍產生原因。根據以上所述理由，最后選擇了某一處高速公路的三個樣本作為研究對象，具體是針對芯樣在車轍處以及隆起處的具體指標數值進行測量統計，為車轍發生在哪一層位以及為什么發生而提供依據。高速公路的層面變形的大小可以顯現出每一個層面的情況。試驗選擇的高速公路瀝青混凝土各方面的數據分別是上中下40、50、60毫米。從表一中數據可以看出，上中下三個層面都有變形，只是變形的程度不同而已。中間層面變形程度大于下面層面和上面層，但是也存在部分路段下面層面的變形程度大于中上層面的變形程度。各層的變形程度對車轍的影響不一樣，根據表格所示的數據就可以知道。通過表格的數據還可以看出由于某一段路的施工質量，或許是材料、施工技術等原因造成了較大的變形，而且還是在下層面，這是由于施工質量差導致的行車的重力擠壓，造成了下層面不堪重負的原因。另外根據芯樣的外觀特征可知，高溫的影響使得部分路面會發生大程度的變形，此外荷載的作用也會使路面的變形加大，兩者都是車轍產生的主要原因。根據數據分析深層次的原因則有兩方面，一是中面層由于承受的剪應力最大因此會造成層面變形，車轍大。另一方面則是由于中面層的材料一般為基質瀝青，基質瀝青的一個缺點是它的抗車轍能力比較弱，若是在夏季路面溫度被太陽烘烤之后，溫度上升到六十攝氏度乃至以上的時候，瀝青膠本身的黏度在高溫的影響下會融化，進而黏度被降低，就使瀝青混合料的抗剪強度下降。而在這時若有車行駛，車的重力擠壓下會發生膠漿以及中層面的細集料出現橫向流動的現象，就會形成一種失穩車轍。由此可以得出中層面的材料要具有抗高溫性能方可保證車轍病害的現象出現，如果經費允許施工團隊可以采用改性瀝青。

二、高速公路瀝青混凝土面層的瀝青含量和各結構層密度分析

在高速公路中有一種叫作流動性車轍，它的特征是看上去像英文字母w，形成原因是由于車輛自身的重量以及車輛的荷載形成的對路面的重力擠壓。據數據可以看出車轍形成的地方上中下三層的密度一般比隆起處的密度和停車道處的密度要大。由此可以得出這樣的一個結論，當高速公路施工完成允許通車之后，車輛在行駛的過程中對瀝青混凝土路面會產生壓力，導致路面的緊實度增加，這樣的壓力產生之后就會形成明顯的車轍，這也再一次證明了車轍初次產生之后再被壓實壓密是在所難免的。高速公路在開放之后每天的行駛車輛不斷地對路面進行擠壓，車轍的形成幾率會增加，已經形成的車轍會再次被壓緊產生更深程度的車轍。把同一斷面處作為試驗對象得出的數據顯示一般情況下若是隆起處的瀝青含量比車轍處的瀝青含量大的話，那么就可能是內部材料出現了流動現象，原因是車輛的重力擠壓導致的。從數據中可以看出車轍程度相對于其他路段比較嚴重的地方，車轍處的瀝青含量明顯高于停車道以及其他地方。在車轍處還出現了中下層面的瀝青含量比停車道處的瀝青含量低的情況，這是由于瀝青混合材料在流動時出現的不均勻特征的原因。瀝青膠漿和瀝青混合料組合，再加上骨架結構和礦料構成了瀝青混合料。在氣溫比較高的地區以及一些地區夏季中，瀝青膠漿的狀態一般是半固體，經過行車的重力擠壓會產生流動性。其流動的具體方向是在汽車車輪軌跡下面的膠漿處以橫向方式向隆起處流動，使瀝青集中到了隆起處，隆起處的油量會增加。由于這時變形會進一步增加，細集料同瀝青一樣發生橫向流動，使隆起處的結構不再像之前那樣堅固，而是變得松散。在高速公路瀝青混凝土的中下層面遭到車輛重力擠壓之后，會引起“振漿”，具體表現是膠漿的一部分浮到上一層，另一部分會發生橫向流動，減少了中下層面的瀝青油量。

三、高速公路混凝土面層各結構層級配分析

通過對選取的高速路段的瀝青混凝土進行鉆芯取樣的試驗方式，再通過室內抽提的試驗進行輔助，針對路面的上層面、下層面以及中層面作了級配分析。數據顯示，在路面的層級配中大部分骨料比較細，這是由于采用的一型密實級配的原因。而數據顯示中下層的級配數值相對于上層面超過了規范值，表示這部分的集料相比之下更細。集料太細會影響骨架的形成，最后間接影響到車轍的形成。現在的高速公路瀝青混凝土路大部分都是采用細型級配，根據相關的實驗數據和實際情況顯示，這種細型級配建造的高速公路的抗車轍能力不高。在同一斷面上的車轍處、隆起處、停車道處的礦料級配的區別也非常大，比如在停車道處的級配比起車轍處以及隆起處級配的骨料粗一些。這主要的原因是在車輛重力擠壓下，汽車車輪的軌跡有一部分抗壓能力不強的粗集料被碾壓碎了，致使車轍處的級配逐漸退化。加之夏季高溫和其他原因，汽車車輪軌跡下面的細集料會發生橫向流動，會逐漸流動到隆起處，又會造成隆起處的級配發生變化，一般是級配變細。通過觀察鉆取芯樣發現，芯樣有部分被壓碎的現象。為了使路面適應不同的氣候、等級、交通條件，對應的路面管理規范也發生了一些改變，吸收了美國在這方面的技術，并進行了調整，將其分為了粗型級配和細型級配，這樣可以提高路面的抗車轍能力。在通常情況下來看，級配比較粗的更容易配置出空隙率不同的混合材料來應對各種各樣的需求，但是這樣的話會造成設計單位和工程建設單位的工作難度，影響兩個單位的級配控制度，會產生級配無法控制的現象。進而降低了混合料在高速公路瀝青混凝土路面使用的功能性，給資源的利用帶來了麻煩。

四、結束語

高速公路主要的破壞形式之一車轍，其在高溫季節更易出現，這是因為溫度以及車重力雙重影響導致的。以此為研究的出發點，近對材料、設計方案、控制要求、施工工藝等進行綜合探究，找出改善路面質量，減少車轍的有效手段，意義重大。

參考文獻：

[1]徐偉.高速公路早期車轍病害及處治試驗分析[J].公路,2015（7）

[2]蘇凱.瀝青路面車轍產生機理[J].石油瀝青,2012（4）

作者:張璐 單位:四川川交路橋有限責任公司