道路抗车辙剂（防治措施探讨）
摘 要
作为沥青路面的主要病害类型，车辙病害严重影响到了公路建设质量。本文结合具体工程实践，对沥青路面车辙病害的形成机理进行阐述，进一步探讨影响车辙病害的因素，并在此基础上从沥青混合料材料特性和施工工艺两个角度对车辙防控进行分析。
关键词
沥青路面 | 车辙病害 | 集料性能 | 沥青混合料
在沥青路面的运营过程中，若其高温稳定性不足将会使其产生车辙病害。作为沥青路面的主要病害，车辙问题始终是人们关注的重点所在。沥青砂浆在高温作用下将会转变成粘塑性状态，使其抗剪切性能有所减小，在轮胎压力作用下沥青砂浆就会有车辙出现。基于此本文将从车辙病害产生机理进行分析研究，并相应提出防控措施。
车辙病害形成机理
沥青混合料作为一种固液气三相混合物，主要由粗集料间的挤压形成骨架结构，从而对支撑起荷载作用;沥青混合料中拌和细集料和矿粉的时候，会形成粘弹塑性的沥青砂浆，其主要在于对结构孔隙起到填充效果，提供给沥青混合料以粘附力，使骨架结构更加稳定;在温度应力作用下出现的应变主要通过孔隙排出。
温度较高时，沥青路面在车辆荷载的反复作用下不断积累竖直方向上的变形，导致形成车辙。当交通开放后，因沥青混合料存在孔隙，使其在大量反复荷载作用下会再次出现压实情况，不断提高其压实度，当其达到某一值时压实度的增加速率就会逐渐变缓，在轮胎带位置出现下陷。
沥青混合料在高温作用下表现出粘性性质，在剪切应力的重复作用下沥青混合料的表现出如图2所示的流动状态，使得骨架的稳定性减小，从而破坏骨架的网络结构，使沥青砂浆向两侧移动，具体表现为轮胎带左右两边出现隆起现象，从而优波纹状车辙出现。
使沥青路面出现车辙病害加重的因素较多，主要可划分为材料性质和环境因素两大类。具体如下所示：
集料性能
沥青混合料中粗集料所形成的骨架结构是抵抗车辙病害的重要组成部分。骨架结构中的挤嵌力在表面较为粗糙，针片状棱角的粗集料中较大，此时沥青的抗高温变形能力较强。此外，路面强度还来自于细集料和矿粉与沥青粘附时所形成填充孔隙的的填充物。细集料和矿粉较为干燥的时候，并且能够与沥青产生较强粘附性时沥青砂浆的强度越高。
沥青性能与用量
当前我国以针入度来表示沥青标号，沥青稠度与针入度呈反比例关系，当温度较高时其流动性越强。现多以粘附性和感温性等对沥青的抗车辙性能进行评价。以针入度指数PI值表示其感温性能，沥青的温度敏感性与PI值呈反比例关系，即沥青路面越大的PI值代表其高温性能越好。沥青和集料的结合性能以粘附性进行表示，沥青分子的粘结性能以粘滞性表示，沥青混合料的结合性能有上述两种性能共同构成，是路面结构抵抗剪力的主要部分，要使沥青性能有所提高可通过将物质添加到基质沥青中的方式实现。
环境温度及水分
沥青混合料的路用性能与环境的关系紧密，沥青在较高温度下会出现软化现象，此时沥青细集料在外部荷载作用下容易流向两侧，使车辙病害更容易出现;此外，除了高温环境外，雨水环境对沥青混合料的影响也较大，若沥青混合料内部环境下有着较高的水分，此时在外荷载下沥青混合料内部水分将会有动水压力出现，使沥青集料表面的沥青膜脱落，即在浸水条件下会使车辙病害更易出现，使其高温稳定性有所降低。
级配结构
沥青混合料结构由其级配决定。较为密集的骨架级配能够欧使其挤嵌力和粘结力有所提高。沥青混合料的孔隙率与其级配成正比例关系，在粗级配下沥青混合料有着较大的孔隙率，而沥青砂浆在较大的孔隙率下无法对骨架孔隙进行有效的填充，对其内部粘结力产生一定影响;过细的级配条件使沥青混合料内部粗集料处于悬浮状态，处于悬浮密实结构，使得骨架结构的挤嵌力大大降低。
沥青路面车辙分类
压密型车辙
随着当今交通量和载重量的增加，相关规范标准中对于压实度的要求已无法满足实际所需。在铺筑沥青路面的混合料时，沥青路面容易因施工质量和相关工艺等而使得压实质量较差，交通开放后沥青路面被二次压密，形成压密型车辙。
失稳型车辙
作为当前车辙病害的主要研究形式，失稳型车辙的表现如W型，如图3所示。失稳型车辙产生的主要原因为沥青路面抗剪强度较低，沥青混合料中的沥青砂浆在温度较高时出现软化，沥青混合料结构状态不稳定，降低了混合料的抗剪强度，如果沥青路面的抗剪强度小于沥青路面所受的剪切力，沥青砂浆的塑形变形不断积累，并且使其流动到自由界面处。最终表现为沥青混合料在轮胎痕迹两侧边缘处有所隆起，沥青砂浆在轮胎痕迹带下有所减少，使得沥青混合料的高度有所降低，从而出现车辙病害。
结构型车辙
该种车辙病害的表现如U型。结构型车辙病害相比于失稳型车辙病害有着更大的下陷宽度，并且无隆起现象。结构型车辙病害的产生主要是因为其承载强度较小。车辆荷载作用下，因承载强度较小，沥青路面结构层将会有永久性的整体变形出现。但因国内多采用半刚性基层路面，该种路面结构具有较高的承载强度，因此结构型车辙较为少见。
磨耗型车辙
该种车辙病害的产生原因主要是沥青路面表面在车辆荷载作用下而出现的抗磨耗层的损失所致。当前多数西方国家，为使车辆行驶时的安全系数有所增加，多数驾驶员会采用带钉轮胎等使车轮和路面的摩擦阻力有所增大，但该种方式容易使得路面的抗磨耗层的损失大大提高，从而表现出磨耗型而。因国内车辆不允许采用该种防滑装置，因此单纯的磨耗型车辙较为少见。
实际上，路面的车辙病害并不会单一存在，多以多种类型的车辙病害并存。从上述分析可知，国内多以压密型和失稳型病害为主。在沥青路面投入初期，国内的沥青路面在使用早期多先表现为压密型车辙，在压密型车辙持续发展之后再产失稳型车辙。当失稳型车辙病害的车辙深度在容许值以上之后沥青路面就难以再进行服役。按照结构角度进行分析可得，对于成型之后的沥青混合料其主要可划分为粗集料，沥青砂浆以及孔隙空气三个组成部分。沥青混合料是种多相复合型材料，其结构与变形有较大关联。为更好分析车辙病害，本文将把路面面层结构划分为三个部分进行分析。
对于压实度所导致的车辙病害而言，其产生时期主要在交通开放早期。粗集料在交通荷载的作用下首先出现结构位移，因沥青混合料的网格结构以及沥青砂浆的影响，使得粗集料的位移进行在一定范围内进行，最终导致沥青路面出现二次压密，降低了沥青结构的孔隙率。此后，在持续高温下，沥青砂浆出现粘弹塑性和流动变形等现象，使得车辙深度有所增加。最后在交通荷载的持续作用下，对于粒径在2.35mm以上的骨料，在滑移嵌挤的作用下出现大变形车辙病害。较大粒径的集料随着车辙深度的不断增加表现为空间位置持续出现变化，导致混合料受力结构持续性衰退，从而出现破坏，到此，混合料即有永久变形出现。
车辙防控因素分析
虽然无法避免沥青路面出现车辙，但通过采取有效方法和措施进行控制，减缓沥青路面变形速度，从而降低沥青路面的最终变形量。
沥青
作为当前最为常用的弹塑性材料，沥青通过将矿料和细集料包裹在一起，并使其在集料表面进行粘附，从而形成沥青混合料，沥青与细集料和矿料所形成的填充物能够使沥青混合料的结构支撑更加稳定。沥青砂浆的抗剪切性能与沥青粘度呈正比例关系，即可以通过提高沥青粘度的方式来使沥青混合料抗剪切性能提高，从而使集料内部的相对位移有所减小。沥青质量与集料间的粘附力有较大关联，当其软化点和弹性恢复性能较强时能够使高温状态下的沥青混合料的变形量有所减少，大大延长车辙病害的产生时间。
集料
作为沥青混合料的组成部分，在路面结构中石料主要起到承受荷载的作用。石料的相对滑移与其压碎值和吸水率等有关，而其相对滑移情况又决定了混合料的抗车辙性能。因此在设计施工时应选择性质参数较小的石料:在实际施工时，对于有着较大压碎值的石料而言较易被压碎，从而破坏混合料的受力结构;在车辆运行时，大石料会使地面与轮胎的摩擦力有所增加;一般情况下，正多面体石料组成的沥青骨架结构最为稳定，而有着较高针片状石料含量的沥青混合料则因容易出现表面滑移，故在承受荷载时较为容易出现失稳破坏的情况;因自然条件下有着较多的水分，在拌和沥青混合料时当吸水率和含泥量较高时容易使得石料表面粘附有较多杂质，从而影响其与沥青的结合，对其路用性能产生较大的影响。
矿粉
作为重要填料，矿粉的主要作用在于填充结构中的孔隙。具体表现即降低沥青混合料的压实度，从而避免沥青出现较大的结构型车辙病害。但对于级配较为密集的沥青混合料而言，因其具有较小的孔隙率，因此对于该种沥青混合料而言，矿粉所起的抗车辙效用较差。矿粉发挥作用的方式主要是通过与沥青结合之后形成沥青胶浆，并在石料表面进行粘附，从而使其产生粘结力，以提高沥青混合料的强度和稳定性。通常以粉油比表征矿粉含量，一般情况下沥青混合料的高温抗车辙能力与粉油比成正比例关系。选择矿粉时，应以无团粒结块以及底含水量的碱性矿粉为主，一般情况下沥青多为酸性，并仅具有较小的含水量，因此碱性矿粉与沥青更能形成胶浆。
抗车辙剂
当前道路施工多采用抗车辙剂。不同种类的抗车辙剂有着不同的作用方式，如改性沥青的抗车辙性能主要体现在提高粘度的方式进行抵抗。工程经验表明，相比于普通路段，加入抗车辙剂的路段具有更强的抗车辙性能。
施工工艺
在确保沥青混合料材料性能之后，对沥青路面性质而言其施工质量就显得尤为重要。施工中拌和混合料的阶段需确保其拌和温度以及时间最佳，使沥青混合料得到较为均匀的拌和。在运输混料时需对其运输时的温度进行控制，可通过控制其运输时间和距离的方式实现，从而避免沥青混合料离析。应选择较为良好的天气进行混合料的摊铺和压实施工，确保摊铺工作的均匀性以及具有足够次数的压实。对于沥青路面的使用寿命而言，施工中的各个阶段均会对其产生影响，因此需对根据各项施工指标要求采取相应的施工控制。
结语
沥青混合料材料特性以及施工质量的不足使得沥青路面的车辙病害频繁出现，对沥青路面的运营质量产生了较大的影响。因此，对于沥青路面的车辙病害，必须对其有着较为深刻的认识，以便于针对性的采取处治措施。通过上述分析可知，对于沥青路面的车辙病害，可从组成沥青路面的材料以及其施工工艺方面入手，对沥青路面的车辙病害进行防控。