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沥青路面车辙产生的原因和防止措施

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浏览:- 发布日期:2018-02-04 09:01:44【

沥青路面车辙产生的原因和防止措施

论文导读:车辙是现代高等级沥青路面最常见的病害。这些措施虽然对提高沥青路面的高温稳定性有了很大进步,但如何真正控制住沥青路面车辙的发生仍是我们所面临的课题。本文分析了沥青路面车辙形成的机理,对沥青路面车辙预估方法进行了评述,提出了防止形成沥青路面车辙的措施。车辆减速、急刹车、车轮作用次数过多、重载、超载、高温天气、湿度过大,这些也是产生车辙的原因。

关键词:沥青路面,车辙,原因,防止

车辙是现代高等级沥青路面最常见的病害。近几年来,尽管我们在一些高等级沥青路面中采取了一些措施,如:添加改性剂或使用改性沥青、铺筑SMA沥青路面、调整矿料级配。这些措施虽然对提高沥青路面的高温稳定性有了很大进步,但如何真正控制住沥青路面车辙的发生仍是我们所面临的课题。随着公路运输量日益增长和运输向重型化发展,尤其是高等级公路渠化交通的运行,高等级公路沥青路面的车辙日趋严重。由于路面上产生过大车辙,会使:1)路表过量的变形影响路面的平整度;2)轮迹处沥青层厚度减薄,削弱了路面整体强度,易于诱发其它病害;3)雨天车辙内积水导致车辆出现水漂,影响高速行车的安全性;4)在冬季车辙槽内聚冰,降低路面的抗滑能力,导致行车危险;5)使车辆在超车或变换车道时方向失控,影响车辆的操纵稳定性。论文发表。由此可见,由于车辙的出现,会严重影响路面的使用和服务质量。

我国以前公路等级较低,交通量小,基本上未形成渠化交通,且沥青面层较薄,因此车辙没有成为主要问题,路面设计规范也未考虑车辙设计。现在我国广泛采用半刚性基层沥青路面,目前主要表现出来的早期破坏形式是路面裂缝及水损坏,但随着经济建设的快速发展,公路交通量的不断增加,交通渠化以及重型车辆的出现,沥青层厚度增加,路面车辙问题逐渐变得突出,必须引起重视。本文分析了沥青路面车辙形成的机理,对沥青路面车辙预估方法进行了评述,提出了防止形成沥青路面车辙的措施。论文发表。

1.车辙的类型

沥青混合料是一种典型的流变性材料,它的强度和劲度模量随着温度的升高而降低。所以沥青混凝土路面夏季高温时,在交通的作用下,由于交通的渠化,在轮迹带逐渐形成变形下凹,两侧鼓起的所谓“车辙”。根据它形成的原因,可分为下列三种类型: 

(1)结构性车辙:这种车辙是指土路基、(底)基层、沥青面层等结构层的强度不够引起的永久变形。它的特点是宽度比较大,两侧没有隆起,横断面呈凹陷。

(2)失稳性车辙:这种车辙是指沥青面层进一步被压实及侧向流动的变形,这种变形主要发生在重载车辆车轮经常作用的部位。其特点是车轮作用的部位下陷,两侧向上隆起,看是一种槽沟。

(3)磨损性车辙:这种车辙是人为性因素造成的。比如:有些车辆在雨雪天气里,为防止轮胎打滑,在车轮上加防滑链或使用镀钉轮胎,多发生在我国北方寒冷地区。

2.沥青路面车辙形成的过程

我们知道,任何一种形式的沥青路面压实度都没有达到百分之百,也就是说压实完的沥青路面还留有一定的空隙,正因为存在这种空隙,遇到高温天气时,在车轮荷载的作用下,特别是在重载、超载车辆的作用下,路面进一步被压实,使沥青混合料产生了塑性流动,导致混合料中的矿质混合料原有的骨架被重新进行排列。

3.沥青路面车辙形成的原因

(1)采用的沥青结合料含蜡量高,沥青用量过多

沥青中蜡的存在,在高温时会使沥青路面容易发软,导致沥青路面高温稳定性降低,出现车辙。同样在低温时会使沥青变脆,导致沥青路面低温抗裂性降低,出现裂缝,在水的条件下,会使路面石子产生剥落现象,造成路面破坏,更严重的是含蜡沥青会使沥青路面的抗滑性降低,影响路面的行车安全。

在沥青过多的混合料中,沥青不仅起着粘结剂的作用,而且还起着润滑剂的作用,降低了粗集料的相互密排作用,因而降低了沥青混合料的内摩擦角。这种混合料遇到高温天气时,在车轮的作用下泛油、松软、滑动、发生塑性变形,形成车辙。

(2)粗集料用量少,棱角性差。矿粉用量偏少。 

沥青混合料中的粗集料过少, 矿质混合料形不成一定骨架。在这种结构的混合料中,集料实际上是悬浮在沥青砂浆中,交通荷载主要有沥青砂浆承受着,在高温条件下,沥青砂浆粘度变小,承受变形的能力急剧降低,容易产生永久变形,形成车辙。再者粗集料表面光滑、棱角性太差,集料与集料之间不能相互嵌剂密实极易滑动,集料与沥青的粘结性也不足,

集料表面不易形成沥青薄膜,造成混合料粘结不好,在车辆外力作用下,容易发生流动变形,造成车辙。

矿粉用量过少,与沥青形不成足够的胶结料,不能把集料与集料胶结在一起,容易发生移动。特别在SMA沥青混合料中,矿粉用量更不能少,一旦用量过少不足以形成沥青玛蹄脂,沥青有所富余,动稳定度不可能高。论文发表。

(3)混合料剩余空隙率太小,面层厚度不适,层间结合力太差。

混合料剩余空隙率太小,遇到高温天气时,在重载车辆的作用下,路面产生的塑性变形无处藏身,在车轮的多次作用下,出现相互排挤、来回移动的现象。车轮作用的部位下凹,两侧向上隆起,形成车辙。

(4)外部环境

车辆减速、急刹车、车轮作用次数过多、重载、超载、高温天气、湿度过大,这些也是产生车辙的原因。

4.防止措施

提高沥青混合料的高温稳定性是防止沥青路面产生车辙最有效的途径。具体有以下措施:

(1)选用高粘度沥青,使用添加改性剂的改性沥青。

沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性,所以粘附性是评价沥青技术性能的一个重要指标,因此,用于高等级沥青路面的沥青结合料必须具有较高的粘度,与集料具有良好的粘附性,以保证沥青混合料有足够的高温稳定性和低温抗裂性。

在沥青中掺加树脂类高聚物、橡胶类高聚物和树脂橡胶合金共聚物,可以改善沥青多方面的流变性质。例如:提高沥青在使用高温(600C)时的抗流动性,使用低温时的脆性,以及抗滑性和耐久性。

(2)使用具有棱角性的集料,合理调整级配,增加粗集料用量。

沥青路面的高温稳定性是基于含量甚多的粗集料之间的嵌剂作用,在很大程度上取决于集料石质的坚韧性、颗粒形状和棱角性。通常具有显著的面和棱角,各方向尺寸相差不大,近似正立方体,以及具有明显细微凸出的粗糙表面的矿质集料在碾压后能相互嵌剂锁结而具有很大的内摩檫角所以用于高等级路面的集料必须符合现有规范中集料的棱角性技术要求。

合理调整矿料级配,使之走向成“S”型的间断级配。增加粗集料用量,保证粗集料与粗集料颗粒之间有良好的嵌挤作用,使沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力,即使在高温条件下,沥青粘度有所下降,对这种抵抗能力的影响也不会减小,因而具有较强的高温抗车辙能力。

(3)适当增大粉胶比,,增强层间结合,加强路面压实,提高路面整体强度。

在普通的沥青混合料中,粉胶比一般不超过1.2,太大了拌和困难,对混合料的性质有影响。而在SMA沥青混合料中,需要的填料数量远远超过此比例,一般达到1.8—2.0程度。随着矿粉用量的增加混合料的空隙率减小,马歇尔稳定度稍有增加,而动稳定度则显著提高。

如果几层沥青面层之间没有粘结好,在使用过程中一旦进入水分,就如三合板在使用过程中逐渐脱胶一样,导致沥青路面的受力状态发生质的变化。沥青层施工不衔接,不撒粘层油时,虽然钻孔试件是连在一起的,但并不是一个整体,因为两层之间是大量的点点接触,这样的面层如果厚度再太薄,在重载车辆作用下,容易发生推移、拥抱,导致路面破坏。

5.结束语

综上所述,沥青路面车辙是导致沥青路面破坏的一大病害,我们要高度重视起来。本文中谈到的这些认识以及提出的一些防止措施,有不足之处,希望同行们提出宝贵意见。同时也希望这些认识和防止措施对大家在车辙的以后研究中有所帮助,进一步找出车辙发生的真正根源,并提出一些根治措施。

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