维普资讯 http://www.cqvip.com 科技信息 ０建筑与工程０ ＳＣＩＥＮＣＥ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２００７年第１２期 沥青路面抗车辙性能的研究 杨艳杰 （平顶山市公路工程公司 河南 平顶山４６７０００） 摘要：从混合料中集料的角度，分析了影响沥青混合料各面层抗车辙性能的因素，并通过对试验路段的观察研究，比较了不同级配条件下 沥青混合料的抗车辙性能。 关键词：沥青混合料；级配；空隙率；抗车辙性能 沥青路面的车辙变形、壅包等实际上是一种混合料各种成分位置 的变化过程。沥青混合料的高温抗车辙性能的形成机理是来源于矿料 级配的嵌挤作用和沥青结合料的高温粘结性。尽管高速公路沥青层已 发展为三层结构．但就其主流而言．仍然偏重于强度与稳定性（１）。最近 几年．我国南方地区夏季持续高温．使沥青路面车辙破坏问题日益突 出。文中主要研究了集料与孔隙率对于各面层车辙的影响。 １．车辙类型与检测 沥青路面的车辙有三种类型：压密性车辙、失稳性车辙、结构性车 辙。通过路面变形情况、车辙深度、厚度的总变化率可以判断车辙的类 型，通过各层厚度的变化率可以判断车辙主要发生在哪一层。在一处 发生车辙的地方．通过外形观察，车辙处两侧有隆起现象，横断面呈 “ｗ”型，标线变形严重．初步判断属于失稳性车辙。通过钻取行车道车 轮处的芯样与停车道的芯样进行厚度变化对比试验，同时，相关研究 显示，不管初始压实度如何．附加压实量约占２％。由于附加压实作用 而形成的路面车辙相对轻微，因而可以说所有的防止办法就是要肯定 沥青混合料满足各种技术要求。 ２．路面结构类型 ２．１沥青混合料表面层 对表面层的材料要求一般更多的是取决 于当地的环境、经验和经济条件。为了保证混合料的耐久性，要尽量降 低混合料的现场空隙率，一般控制在６％以下。对于中低交通量的道 路，一般采用Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ密级配混合料比较合适。此时须对混合料进行 性能试验，车辙试验也是必须的。对采用的胶结料，ＰＧ等级的高温部 分应比工程所在地区常用胶结合料至少高一个等级。 ２．２沥青混合料中面层 中面层或连接层须兼顾稳定性和耐久 性。其稳定性可以通过粗集料间骨料的相互接触以及高温稳定性好的 胶结料来获得。为了获得较大的内摩阻力，形成坚实的骨架必须采用 经破碎的集料。关于集料的最大粒径．一种观点认为应采用较大的公 称最大粒径。另一种观点认为，只要确保集料颗粒间的相互接触，较小 的集料尺寸也能达到相同的效果。中间层采用的胶结料高温等级应该 与表面层相同．低温等级可能要低一级．因为这一层的温度梯度较大。 ２．３沥青混合料下面层 沥青混合料下面层用来抵抗交通荷载作 用下路面结构的弯曲疲劳。大量研究指出：高沥青含量有助于防止沥 青混合料的疲劳裂缝。保证沥青路面疲劳寿命的另一途径是路面结构 有足够的厚度．以降低下面层拉应变水平。下面层的沥青含量应考虑 现场压实度为最大密度的９６％一９８％。沥青性能应兼顾上面层的高温 特性和中面层的低温特性。 ３．级配对车辙的影响 集料级配决定了矿料颗粒间嵌挤力的大小及混合料密实程度，直 接影响沥青混合料的高温稳定性。研究表明，在最佳沥青含量时，中粒 式沥青混合料车辙最小．细粒式次之，粗粒式车辙最大（２）。ＷｅｓｔＴｒａｃｋ 环道试验也得出了相似的结论。由此可见，改善混合料高温稳定性关 键是形成良好的骨架嵌挤结构．并保持一定密实度。一般认为４．７５ｒａｍ 筛孔通过率是影响沥青混合料结构组成形态的重要因素．而级配控制 的偏差又将直接影响路面的抗车辙能力。 通过分析试验路段矿料级配的允许范围和车辙严重段及良好段 上、中、下面层的路面钻芯取样实际级配与设计配合比的偏差值可知， 车辙严重段上、中、下面层级配偏细，主要筛孔通过率偏差超出范围规 定，经行车荷载作用很容易产生剪切变形，形成车辙和壅包。中面层车 辙段主要筛 Ｌ超出偏差允许值，良好路段接近设计级配，有利于形成 骨架结构，有较强的抗永久变形能力。下面层车辙和良好段均有筛孔 超标，但良好段虽然超标，级配曲线较好，说明下面层最大粒径应下 调。 级配控制对车辙的影响非常大，因为现有级配范围较大，一些混 合料级配虽未超出级配范围，但已与设计值有较大偏差，所以施工时 应严格按设计级配及允许偏差范围进行控制，以保证路面质量。同时 应重视生产配合比，根据材料的变化及时调整生产配合比。 ４．孔隙率 通常高速公路将双层体系或三层体系中的一层按不透水层来考 虑。虽然沥青面层设计为密级配，然而部分路段依然出现唧浆、沥青膜 剥落、混合料松散等早期损害现象。经调查研究后认为．虽然面层设计 时的孔隙率在３％一６％，实际常在中值以下；压实度标准为９６％．现场 孔隙率达到９．５％左右。 孔隙率较大的沥青混合料容易产生压密变形．增加其密实度可增 加矿料颗粒间的接触压力，从而提高其抗车辙能力．同时增强沥青混 合料面层的不透水性，减少早期损害。表面层的压实度不小于９８％，现 场孔隙率小于６％：中、下面层的压实度不小于９７％，现场孔隙率小于 ７％。由于悬浮密实结构内摩阻力小．抗车辙性能差．当孔隙率低于某 临界值时，继续减小孔隙率，反而会使沥青混合了抗车辙能力降低。如 孔隙率降低于２％一４％，则高温情况下自由沥青膨胀之后无去处．就 会加剧高温形变。基于此，规范借鉴Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ（３）ｌ￣…Ｓ’型级配曲线．将 级配设计成“Ｇ”型骨架密实结构，特别适合于高温多雨地区。 ５．细集料 提高沥青混合料的性能不仅要重视沥青的影响．保证集料的质 量，同时要考虑矿料级配的控制。面层的施工过程中，碎石表面粗糙度 应大，且形状接近立方体．质地坚硬。细集料涉及到石屑的可利用性和 天然砂的掺量问题。通过工程实践，认为面层施工中．石屑有两个缺点 需要重点控制：１）粉尘含量。碎石加工厂如果不配置除尘设备．石屑中 的粉尘含量必然偏高，导致合成级配曲线０．０７５ｒａｍ－－０．６ｍｍ上出现驼 峰曲线，进入Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ的限制区．偏离“Ｓ”型曲线．降低抗车辙性能。 另外０．０７５ｒａｍ通过率偏高导致粉胶比偏高，当粉胶比高于１．６时，抗 车辙性能迅速下降（４）。因此，施工中的石屑一定要除尘，并控制 ０．０７５ｒａｍ的通过率。２）砂当量。众所周知，若砂当量低．即含泥量高必 然降低混合料的抗高温车辙性能。通过试验研究发现．天然砂掺量每 增加１％，动稳定度降低４％，天然砂由于是酸性石料．与沥青的粘附 性差．且颗粒光滑无棱角性，不能形成嵌锁级配，影响高温稳定性．因 此限制使用圆形颗粒的天然砂（５）。 ６．结语 解决沥青路面的车辙问题，必须使沥青混合料的粗集料形成骨架 结构：避免水损害，必须使沥青与矿粉的胶体以及细集料紧密填充于 骨架空隙内，彤成既稳定又不透水的沥青混合料体系。因此，设计施工 过程中应注意合理选择沥青混合料的级配、改善沥青结合料的使用品 质、使用优质石料、严格控制施工质量。 １）对沥青混合料的级配进行优化设计，吸收已成功的经验级配． 进行全面的试验研究，并注意随时调整生产配合比。 ２）为提高沥青路面整体抗车辙性能．中下面层应设计为骨架密实 结构：细集料尽量采用机制砂．或经过除尘且砂当量合格的石屑．不宜 采用天然砂：设计指标应适当提高空隙率（４％一６％）。 ３）加强混合料现场碾压与质量控制．保证沥青路面压实度设备的 压实吨位，保证沥青？昆合料的压实度，可靠的压实度是保证沥青路面 不发生早期破坏的前提。 参考文献 ［１］齐洪，王春雷．浅述施工控制对沥青路面车辙的影响［Ｊ】。辽宁交通 科技．２００３．２５（２）：２９—３１． ［２］朱洪洲，黄晓明．沥青混合料高温稳定性影响因素分析［Ｊ】。公路交 通科技，２００４，２１（４）：１－４． ［３］Ａｓｐｈａｌｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｓｕｐｅｒｐａｖｅ Ｍｉｘ Ｄｅｓｉｇｎ（ＳＰ２２）［Ｍ］．ＵＳＡ：Ａｓ—ｐｈａｌｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，１９９６。 ［４］孙继友，张金彦。浅析沥青路面车辙的影响因素［Ｊ］。黑龙江交通科 技，加０４，１３０（１２）：２４－２５． ［５］干宏程，黄卫东，陈佩茹。澳大利亚沥青混合料设计方法［Ｊ］。中外公 路．２００２，２２（２）：６４—６７。 作者简介：杨艳杰，女，汉族，生于１９７６年１９９６年毕业于上海城 市建设学院，工程师。 ７７
