瀝青路面耐久性技術(shù)研討會(huì)情況綜述

瀝青路面耐久性技術(shù)研討會(huì)情況綜述

皖通公司  王昌引

2008年12月5日至7日，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院在海南省海口市舉辦了“延長(zhǎng)高等級(jí)公路瀝青路面耐久性技術(shù)研討會(huì)”，來(lái)自遼寧、廣東、山東、江蘇、重慶等近20個(gè)省市的200余名公路工程方面的代表參加了歷時(shí)2天半的技術(shù)研討；交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院王旭東研究員、江蘇省交通科學(xué)研究院賈渝研究員、長(zhǎng)安大學(xué)申愛(ài)琴教授分別作了專題講座。有關(guān)情況現(xiàn)綜述如下，僅供公司同仁參考。

    （一）什么是長(zhǎng)壽命瀝青路面

1、長(zhǎng)壽命瀝青路面是指30—40年不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞或10—15年方需進(jìn)行功能性養(yǎng)護(hù)（上面層處理）的瀝青路面。該標(biāo)準(zhǔn)比現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的15年壽命周期翻了一番以上。

2、長(zhǎng)壽命瀝青路面與瀝青路面早期損壞的關(guān)系。瀝青路面的早期損壞通常表現(xiàn)為兩種形態(tài)：

（1）路面使用1—2年就需要進(jìn)行功能性維修、養(yǎng)護(hù)（如微表處、銑铇攤鋪等）；

（2）路面達(dá)不到設(shè)計(jì)年限而進(jìn)行大規(guī)模的維修、養(yǎng)護(hù)。

這兩種形態(tài)反映了路面設(shè)計(jì)體系與方法的完善問(wèn)題和施工管理與質(zhì)量控制問(wèn)題。

早期損壞與長(zhǎng)壽命的關(guān)系可概括為：解決早期損壞，并不一定是長(zhǎng)壽命路面（至多是正常設(shè)計(jì)使用年限），但長(zhǎng)壽命路面則不應(yīng)產(chǎn)生早期損壞。

3、長(zhǎng)壽命瀝青路面設(shè)計(jì)的本質(zhì)核心，是研究瀝青路面在使用過(guò)程中所受到的交通荷載和環(huán)境荷載等因素對(duì)路面材料和結(jié)構(gòu)作用的行為規(guī)律和影響規(guī)律，以及這些路面材料和結(jié)構(gòu)對(duì)這些作用或影響的響應(yīng)特征，就是作用與反作用的關(guān)系，應(yīng)力與強(qiáng)度的關(guān)系。

（二）修建長(zhǎng)壽命瀝青路面的再認(rèn)識(shí)

1、我國(guó)高速公路路面結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程：

（1）上世紀(jì)八十年代末代表性結(jié)構(gòu)為：12—15cmAC+15—25cm半剛性結(jié)構(gòu)層+非整體性結(jié)構(gòu)層。

（2）上世紀(jì)九十年代中代表性結(jié)構(gòu)為：16—18cmAC+15—25cm半剛性結(jié)構(gòu)層+20—30cm半剛性底基層。

（3）上世紀(jì)九十年代末代表性結(jié)構(gòu)為：16—18cmAC+36—40cm半剛性基層+20—30cm半剛性底基層。

（4）當(dāng)今路面結(jié)構(gòu)形式主要有：

A、20—24cm瀝青面層+36—40cm半剛性基層+20—30cm半剛性底基層（降低基層強(qiáng)度，加厚瀝青面層）；

B、18—20cm瀝青面層+10—15cm柔性基層+18—20cm半剛性基層+20—30cm半剛性底基層（降低基層強(qiáng)度及厚度，增加柔性基層，加厚瀝青面層）；

C、8—18cm瀝青面層+36—40cm半剛性基層+30—40cm半剛性底基層（提高基層強(qiáng)度及厚度，優(yōu)化瀝青面層設(shè)計(jì)）；

D、8—12cm瀝青面層+25—30cm剛性基層+18—20cm半剛性基層+30—40cm半剛性底基層（增設(shè)剛性基層，復(fù)合式結(jié)構(gòu)，減薄瀝青面層）。

2、對(duì)當(dāng)前幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題的看法。

（1）關(guān)于柔性基層與半剛性基層的應(yīng)用。柔性與半剛性各有其技術(shù)特點(diǎn)，美國(guó)推廣應(yīng)用柔性結(jié)構(gòu)，我國(guó)是世界上使用半剛性基層多的國(guó)家，從能源消耗、節(jié)約造價(jià)等角度，半剛性基層瀝青路面有其必然的應(yīng)用前景。80年代歐洲針對(duì)復(fù)合路面結(jié)構(gòu)、90年代美國(guó)針對(duì)柔性基層結(jié)構(gòu)、21世紀(jì)我國(guó)針對(duì)半剛性基層結(jié)構(gòu)，對(duì)長(zhǎng)壽命路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。

（2）關(guān)于彎沉指標(biāo)與應(yīng)變?cè)O(shè)計(jì)指標(biāo)問(wèn)題。對(duì)同一個(gè)力學(xué)模型，彎沉指標(biāo)與應(yīng)變指標(biāo)是等效的。彎沉指標(biāo)存在不完善之處，但“看得見(jiàn)、摸得著”，是目前*與理論模型建立且便于施工質(zhì)量控制的指標(biāo)，應(yīng)變指標(biāo)則不然。

（3）關(guān)于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前半剛性材料設(shè)計(jì)存在一個(gè)誤區(qū)，即低強(qiáng)度高模量問(wèn)題。實(shí)際上，強(qiáng)度與模量成正相關(guān)關(guān)系，不存在低強(qiáng)度、高模量的材料，參見(jiàn)下表。

3、我國(guó)瀝青路面存在的主要技術(shù)問(wèn)題。

（1）車轍、剪切問(wèn)題。重載交通路段、長(zhǎng)大縱波路段、廣場(chǎng)、路口等易發(fā)，荷載作用狀態(tài)、材料在荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)狀態(tài)、環(huán)境疲勞對(duì)材料衰減的影響尚不十分明確，結(jié)構(gòu)組合狀態(tài)對(duì)路面抗車轍能力的提高在理論上存在誤區(qū)。

（2）水損壞問(wèn)題。表現(xiàn)形式通常是橋面鋪裝損壞、中下面層松散、坑槽與唧漿等，涉及宏觀的防、排水設(shè)計(jì)，橋面鋪裝中防水與粘結(jié)，瀝青混合料密實(shí)程度及瀝青與礦料間狀態(tài)的評(píng)價(jià)，水荷載疲勞作用對(duì)界面狀態(tài)影響的分析、環(huán)境老化作用對(duì)界面狀態(tài)影響的分析等問(wèn)題。

（3）承載能力不足問(wèn)題。表現(xiàn)形式主要是彎沉偏大、不均勻沉降、縱向裂縫等。涉及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)、不同結(jié)構(gòu)形式下交通荷載的作用規(guī)律和結(jié)構(gòu)響應(yīng)規(guī)律、不同路面結(jié)構(gòu)形式的強(qiáng)度演化規(guī)律、環(huán)境因素對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度演化的影響等問(wèn)題。

（4）裂縫問(wèn)題。

（三）當(dāng)前長(zhǎng)壽命瀝青路面的主要技術(shù)對(duì)策

1、系統(tǒng)功能化設(shè)計(jì)。各結(jié)構(gòu)層按下述功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)：

（1）瀝青面層，為功能層，主要作用是抗滑、抗剪、抗疲勞和抗水損壞。

（2）基層、底基層，為承重層，主要作用是抗疲勞。

（3）基層、墊層，為穩(wěn)定層，主要起荷載穩(wěn)定、水穩(wěn)定作用。

2、完善半剛性基層及底基層設(shè)計(jì)。

（1）半剛性基層材料的級(jí)配設(shè)計(jì)：不存在嚴(yán)格工程意義上的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)；碎石含量不宜多于65%，應(yīng)控制在60%--65%之間；必須嚴(yán)格控制各檔級(jí)配。

（2）半剛性基層抗壓強(qiáng)度：當(dāng)前基層強(qiáng)度的均值水平過(guò)高，代表值水平偏低，變異水平偏大，是造成高速公路基層耐久性不足、瀝青面層多種病害普發(fā)的主要原因之一；與其說(shuō)基層強(qiáng)度高容易引發(fā)瀝青面層開(kāi)裂，倒不如說(shuō)是基層強(qiáng)度不均勻?qū)е聻r青面層大量產(chǎn)生反射裂縫。

（3）改進(jìn)半剛性基層施工工藝：?jiǎn)我涣＜?jí)篩分，或等同于中下面層瀝青混合料用料；四檔以上備料；二階段拌和；拌和機(jī)稱量計(jì)重；羊足碾施工底基層。

3、加強(qiáng)層間結(jié)合設(shè)計(jì)。

瀝青面層與半剛性基層的層間結(jié)合，對(duì)改善瀝青面層使用品質(zhì)、減少病害、延長(zhǎng)使用壽命意義重大?；鶎拥那鍧嵍仁腔鶎淤|(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)之一；基層應(yīng)保持干燥、干凈、無(wú)松動(dòng)的要求；基層清掃是路面施工的必要工序；用1mm瀝青混凝土的造價(jià)，發(fā)揮2--3cmAC的作用。

4、優(yōu)化瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（1）骨架嵌擠型瀝青混合料的設(shè)計(jì)、應(yīng)用。

混合料級(jí)配的構(gòu)成是混合料配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是工程應(yīng)用的基本單元；無(wú)論何種配合比設(shè)計(jì)方法，都要解決兩個(gè)問(wèn)題：選擇、優(yōu)化、確定混合料礦料的級(jí)配關(guān)系，確定混合料的油石比（瀝青用量）；不同的礦料由于品種、加工方式、顆粒形狀不同，不應(yīng)有固定的級(jí)配關(guān)系（曲線）；不同類型級(jí)配存在曲線交叉、范圍重疊，說(shuō)明混合料級(jí)配的復(fù)雜性；當(dāng)采用某種礦料摻配級(jí)配時(shí)，可能表現(xiàn)為密實(shí)型，也可能為半開(kāi)級(jí)配，可能為懸浮結(jié)構(gòu)，也可能為骨架結(jié)構(gòu)；因此，不能根據(jù)級(jí)配曲線選擇礦料，而應(yīng)根據(jù)礦料特點(diǎn)和性能要求來(lái)確定級(jí)配曲線；在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)自身的礦料特點(diǎn)對(duì)級(jí)配進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到性能佳狀態(tài)；級(jí)配優(yōu)化的方法國(guó)內(nèi)外還在研究，尚未有一個(gè)成套的技術(shù)對(duì)策。

（2）級(jí)配優(yōu)化的基本思路。

*步：選擇級(jí)配曲線。以提高混合料抗車轍能力、抗水損壞能力、抗裂能力以及提高抗疲勞能力為目標(biāo)；粗集料、斷級(jí)配、骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)為目標(biāo)級(jí)配；粗集料——碎石含量高，不少于65%；斷級(jí)配——替代傳統(tǒng)連續(xù)性級(jí)配，改善性能；骨架結(jié)構(gòu)——形成骨架或近似骨架結(jié)構(gòu)；密實(shí)結(jié)構(gòu)——空隙率應(yīng)不大于5%。

第二步：混合料性能驗(yàn)證。試驗(yàn)方法：馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)方法，維姆法試驗(yàn)方法，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)方法（SUPERPAVE），GTM試驗(yàn)方法（美國(guó)工程兵），各種方法各有特點(diǎn)，以可靠、簡(jiǎn)便、便于使用為標(biāo)準(zhǔn)選擇；驗(yàn)證步驟：確定混合料的油石比（瀝青用量），進(jìn)行相關(guān)的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫性能等相關(guān)試驗(yàn)。

（3）改性瀝青的合理使用。當(dāng)前使用的“改性”瀝青主要有：傳統(tǒng)的聚合物改性瀝青，橡膠瀝青、湖瀝青、巖瀝青、添加劑（抗車轍劑）。明確使用目的：以抗車轍為主。

（4）面層厚度的優(yōu)化。我國(guó)目前瀝青混凝土面層的厚度，在上已不算薄。“強(qiáng)基薄面”轉(zhuǎn)為“強(qiáng)基厚面”。瀝青面層厚掩蓋了許多問(wèn)題。瀝青面層到底應(yīng)多厚，與設(shè)計(jì)理念直接相關(guān)。

（四）Superpave技術(shù)的新進(jìn)展

1、Superpave技術(shù)的起源

Superpave即高性能瀝青路面，是美國(guó)聯(lián)邦公路局SHRP瀝青項(xiàng)目研究的主要成果，是瀝青路面技術(shù)的里程碑。該研究起步于1987年，1993年基本完成，2005年形成完整的技術(shù)體系，已成為美國(guó)熱拌瀝青路面標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)實(shí)踐，是一項(xiàng)成熟的技術(shù)。

2、Superpave技術(shù)的主要內(nèi)容：

（1）瀝青膠結(jié)料PG性能規(guī)范，包括Superpave材料規(guī)范、技術(shù)規(guī)范。

（2）瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，包括Superpave的集料、瀝青、混合料的試驗(yàn)方法，Superpave標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐。

（3）瀝青混合料分析和性能預(yù)測(cè)，重點(diǎn)介紹了Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)應(yīng)用方法與標(biāo)準(zhǔn)。

3、Superpave技術(shù)在江蘇省的應(yīng)用情況

（1）為引進(jìn)Superpave技術(shù)，江蘇省交通廳成立了由副廳長(zhǎng)錢國(guó)超為負(fù)責(zé)人的科研工作班子，于2005年與美國(guó)聯(lián)邦公路局簽署了加強(qiáng)合作備忘錄，開(kāi)展了合作研究。

（2）滬寧高速公路8車道擴(kuò)建工程全線248km中下面層全部使用了Superpave技術(shù)。

（3）SMA13+Sup20+Sup25組合已成為江蘇省高速公路瀝青路面的為典型的結(jié)構(gòu)之一。

（4）江蘇省已將Superpave技術(shù)列入地方規(guī)范。

（五）法國(guó)硬質(zhì)瀝青和高勁度模量混合料設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用

1、硬質(zhì)瀝青的界定

硬質(zhì)瀝青是指10#--20#或者針入度是15—25或20—30或35—50+添加劑的瀝青。30#以上的為普通道路瀝青。

2、高模量混合料的特征

硬質(zhì)瀝青；高瀝青含量（≈6%）；連續(xù)級(jí)配；低空隙率。

3、高模量混合料設(shè)計(jì)步驟

選擇并確定成分（級(jí)配及膠結(jié)料含量）----壓實(shí)性試驗(yàn)（旋轉(zhuǎn)壓實(shí)機(jī)）-----水敏感性試驗(yàn)（多樂(lè)士試驗(yàn)）----Retting車轍試驗(yàn)----模量試驗(yàn)----疲勞試驗(yàn)----模式選擇。

4、我國(guó)高模量瀝青混合料研究現(xiàn)狀

（1）遼寧省交科院主要從研發(fā)高模量瀝青混凝土外加劑和低標(biāo)號(hào)瀝青兩個(gè)方面開(kāi)展了相關(guān)研究；

（2）華南理工大學(xué)與科氏公司開(kāi)展了“瀝青路面車轍病害”課題，主要從SBS瀝青分子量、改性機(jī)理方面開(kāi)展了相關(guān)研究；

（3）長(zhǎng)安大學(xué)從瀝青混合料外加劑的方面進(jìn)行了試驗(yàn)研究；

（4）江蘇省交科院結(jié)合阿爾及利亞?wèn)|西高速公路的施工開(kāi)展了高模量瀝青混合料的研究；

（5）江蘇省交科院在寧常高速公路上開(kāi)展了基于半剛性基層的高模量瀝青混合料的應(yīng)用研究，在中下面層采用高模量瀝青混合料抵抗車轍，鋪筑了試驗(yàn)路，目前使用效果良好。

（六）我國(guó)高速公路瀝青路面現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)所建高速公路中，瀝青路面比例達(dá)到了90％以上。在瀝青路面快速發(fā)展的同時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是損壞時(shí)間早，有的建成后1～2年就出現(xiàn)了不同程度的開(kāi)裂和車轍等破壞現(xiàn)象，個(gè)別路段通車當(dāng)年就出現(xiàn)了大面積損壞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命；二是損壞范圍廣，全國(guó)各地都出現(xiàn)了過(guò)早破壞；三是損壞程度重，有的損壞不是局限在瀝青表面層，基層也發(fā)生損壞。

（七）瀝青混凝土路面的主要病害

從目前調(diào)查統(tǒng)計(jì)的情況來(lái)看，瀝青混凝土的病害包括裂縫、車轍、擁包、泛油、坑槽、剝落、松散、老化、水損害、疲勞等破壞，出現(xiàn)多的是裂縫和車轍兩大類。

（八）瀝青路面裂縫形式及產(chǎn)生原因

我國(guó)高速公路瀝青路面大部分采用的是半剛性基層，半剛性基層瀝青路面裂縫表現(xiàn)形式可以分為橫向裂縫、縱向裂縫和網(wǎng)狀裂縫三種類型：

1、橫向裂縫。

橫向裂縫是基本上垂直于行車方向的裂縫，包括溫縮裂縫及半剛性基層瀝青路面的反射裂縫。橫向裂縫產(chǎn)生的主要原因有：

（1）很大程度上與瀝青面層本身溫度收縮引起有關(guān)，其次是半剛性基層干縮引起，沿縱向基本等距且有規(guī)律的產(chǎn)生橫向裂縫。

（2）路基填挖結(jié)合部壓實(shí)不夠，或縱坡較大處，呈現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)式路面開(kāi)裂。

（3）各施工標(biāo)段路基銜接處的壓實(shí)不均勻。

2、縱向裂縫

縱向裂縫分為自上而下的表面裂縫和自下而上的疲勞裂縫，基本上平行于道路中心線，一般發(fā)生在距路邊緣3～5m的車道內(nèi)。裂縫形狀有兩種，一種是直線形，另一種是縱向弧形且兩端向路堤邊緣延伸。其產(chǎn)生的原因是：

（1）荷載作用過(guò)大，承載力不足引起的縱向開(kāi)裂。

（2）由于瀝青面層分幅攤鋪時(shí)施工縱向接縫沒(méi)有做好產(chǎn)生的裂縫。

（3）路基壓實(shí)度不均勻或由于路基邊緣受水侵蝕產(chǎn)生不均勻沉陷而引起的裂縫。

3、網(wǎng)狀裂縫

網(wǎng)狀裂縫是由單根裂縫發(fā)展而引起的。其產(chǎn)生原因有：

（1）路面的整體強(qiáng)度不足而產(chǎn)生裂縫。

（2）路面開(kāi)始出現(xiàn)裂縫后未及時(shí)封填，致使水分滲入下層，尤其是在融雪期間凍融交加，會(huì)加劇路面的破壞，促使網(wǎng)狀裂縫形成。

（3）瀝青在施工期間以及在長(zhǎng)期使用中的老化所致。

（九）瀝青路面裂縫處置技術(shù)

1、基于材料方面的裂縫處置技術(shù)

主要是通過(guò)降低半剛性基層的剛度、同時(shí)提高瀝青面層的抗裂能力而實(shí)現(xiàn)的。具體措施有：

（1）在半剛性基層材料組成設(shè)計(jì)中使用密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)。

（2）在半剛性基層材料中摻加纖維，增加其抗裂性能。

（3）采用(SBS、SBR)改性瀝青增強(qiáng)瀝青路面抗裂性能。

2、基于路面結(jié)構(gòu)的裂縫處置技術(shù)

基于路面結(jié)構(gòu)方面的裂縫防治措施主要通過(guò)瀝青面層和半剛性基層之間加一層應(yīng)力吸收層以吸收半剛性基層裂縫，用以延緩半剛性基層裂縫向?yàn)r青面層發(fā)展。具體措施有：

（1）半剛性基層預(yù)切縫處理

這種方法在法國(guó)等歐洲國(guó)家使用的比較多，預(yù)先留有切縫，釋放其內(nèi)部能量，可以減少半剛性基層在其后使用過(guò)程中出現(xiàn)的干縮現(xiàn)象，從而預(yù)防瀝青層出現(xiàn)裂縫，其目的在于：減少面層反射裂縫的產(chǎn)生或者說(shuō)延長(zhǎng)裂縫間距；減少瀝青面層龜裂、網(wǎng)裂、坑槽等病害。

（2）采用土工合成材料作為應(yīng)力吸收層

國(guó)外自70年代以來(lái)廣泛使用，多用于具有嚴(yán)重裂縫的舊瀝青路面或水泥路面上加鋪新瀝青罩面層時(shí)，作中間防裂層。其防裂效果有好有壞，所用織物多為紡織尼龍、無(wú)紡聚丙烯玻璃纖維等幾種，其中無(wú)紡聚丙烯（petromat）用得多。土工織物成本高、施工工藝復(fù)雜，尤其是瀝青混合料高溫?cái)備佉资蛊渥冃蔚染绊懫湫Ч５?，?jīng)過(guò)長(zhǎng)安大學(xué)課題組的研究表明，在半剛性基層上鋪設(shè)土工格柵或在基層預(yù)切縫后鋪筑土工布會(huì)有效的預(yù)防半剛性基層的反射裂縫和疲勞裂縫，從而降低面層瀝青結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的幾率，延長(zhǎng)路面的使用壽命。

（3）采用復(fù)合式基層（半剛性基層上為級(jí)配碎石或ATB基層）

該措施在國(guó)外使用的比較多，歐美大多數(shù)國(guó)家均采用這種基層組合方式。國(guó)內(nèi)許多科研院所也對(duì)該類型路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，并鋪筑了試驗(yàn)段，效果較好。

（十）瀝青路面車轍防治技術(shù)

車轍是瀝青路面使用期內(nèi)主要破壞形式之一，是指路面的結(jié)構(gòu)層及土基在行車荷載作用下的補(bǔ)充壓實(shí)，以及結(jié)構(gòu)層材料的側(cè)向位移產(chǎn)生的累積*變形。路面上出現(xiàn)車轍，嚴(yán)重影響路面的使用和服務(wù)品質(zhì)：路表過(guò)量的變形影響路面的平整度；輪跡處瀝青層厚度減薄，削弱了面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度；雨天車轍內(nèi)積水導(dǎo)致車輛出現(xiàn)漂滑，影響高速行車的安全性；在冬季車轍槽內(nèi)聚冰，降低路面的抗滑能力，行車產(chǎn)生冰滑現(xiàn)象；車輛在超車或變換車道時(shí)方向易失控，影響車輛的操縱穩(wěn)定性。

1、車轍類型及形成原因分析

在正常情況下，瀝青路面發(fā)生的車轍有三種類型，分別是磨損性車轍、結(jié)構(gòu)性車轍和失穩(wěn)性車轍。

(1)磨損性車轍是由于道路面層材料的不斷磨損引起的。通常是由于劣質(zhì)的HMA、施工時(shí)HMA壓實(shí)不足或者使用帶釘輪胎等原因造成的。磨損性車轍兩側(cè)的路面不會(huì)出現(xiàn)擁包，車轍處表面構(gòu)造有些松散且車轍寬度相當(dāng)窄。

(2)結(jié)構(gòu)性車轍是由于荷載傳播擴(kuò)散后仍超過(guò)路面各層的強(qiáng)度，發(fā)生在瀝青面層以下包括路基在內(nèi)的各結(jié)構(gòu)層的*變形。很多結(jié)構(gòu)性車轍發(fā)生在下臥層路基上，尤其當(dāng)路面厚度不足以充分分散交通負(fù)荷時(shí)。結(jié)構(gòu)性車轍的橫斷面寬度通常相當(dāng)寬，車轍呈U形或V字形，大變形發(fā)生在車轍正中心或接近中心處，且車轍兩側(cè)無(wú)明顯擁包。

(3)失穩(wěn)性車轍是指在高溫條件下，車輪碾壓的反復(fù)作用，荷載產(chǎn)生的剪應(yīng)力超過(guò)路面的抗剪強(qiáng)度，使流動(dòng)變形不斷累積，逐漸形成的瀝青混凝土的側(cè)向流動(dòng)變形。這種車轍主要取決于瀝青混合料的流動(dòng)特性，是行車軌跡區(qū)域下面的一層或多層HMA被剪切移動(dòng)的結(jié)果。失穩(wěn)性車轍通常伴隨著兩側(cè)隆起現(xiàn)象，對(duì)主要行駛雙輪車的路段，車轍斷面呈W形，且從較窄到中等車轍寬度。它容易發(fā)生在上坡路段、交叉口、彎道附近，即車速慢、輪胎接地產(chǎn)生的橫向應(yīng)力大的地方。此類車轍又可分為：面層失穩(wěn)型車轍，由中下面層抗剪能力不足所引起；基層失穩(wěn)性車轍，產(chǎn)生的主要原因是基層承載力不夠或水穩(wěn)性差，主要特征是車轍內(nèi)有唧漿現(xiàn)象；路基失穩(wěn)性車轍，產(chǎn)生的主要原因是路基不均勻沉降，主要特征是車轍內(nèi)有縱向裂縫，在山區(qū)瀝青路面的車轍破壞中，這種車轍占多數(shù)；壓密性車轍，此類車轍在國(guó)外很少見(jiàn)，但在我國(guó)卻經(jīng)常發(fā)生，是由于瀝青面層通車后被壓密造成的，尤其是有些高速公路施工時(shí)沒(méi)有被充分地壓實(shí)，也有些是片面追求平整度，在降低溫度后碾壓，造成壓實(shí)度不足，致使通車后的*個(gè)高溫季節(jié)混合料繼續(xù)壓密（比正常情況嚴(yán)重）而形成車轍，這是由于施工不良所造成的。

2、影響車轍產(chǎn)生的因素及對(duì)策

（1）瀝青混合料的影響

一般認(rèn)為瀝青對(duì)車轍的貢獻(xiàn)率可達(dá)40％，非瀝青因素占貢獻(xiàn)率的60％，主要是瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)，它是原材料、級(jí)配和工藝的函數(shù)，關(guān)鍵在于骨架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,因此在瀝青混合料中，影響車轍的因素主要有以下幾個(gè)方面：瀝青性能對(duì)車轍的影響；礦料及礦料級(jí)配；瀝青用量；空隙率。

A、瀝青的針入度和粘度。瀝青的針入度愈小，混合料的粘結(jié)力愈大，瀝青混合料的抗車轍能力就越強(qiáng)。瀝青的粘度愈高，稠度愈大，混合料的強(qiáng)度和抗車轍能力就愈大。90號(hào)石油瀝青的車轍深度平均為70號(hào)石油瀝青混凝土的1.75倍。另外，在規(guī)定瀝青標(biāo)號(hào)范圍內(nèi)使用較稠的瀝青可以提高瀝青混凝土的抗車轍能力。

B、瀝青的感溫性。瀝青的感溫性是指瀝青粘度隨溫度變化而變化的程度。瀝青的感溫性越小，高溫時(shí)瀝青混合料的粘結(jié)力越強(qiáng)，抗車轍能力也越大。因此，使用溫度穩(wěn)定性好的瀝青是提高瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度的重要措施。

C、礦料。礦料質(zhì)量的好壞直接影響到瀝青混合料的強(qiáng)度，增加礦料顆粒間的嵌鎖作用和內(nèi)摩擦角可以提高瀝青混凝土的抗剪穩(wěn)定性。礦料的級(jí)配組成、礦料顆粒的形狀和表面性質(zhì)都影響瀝青混凝土的內(nèi)摩擦角。在整個(gè)礦料混合料中，對(duì)瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性影響大的是礦粉。用石灰?guī)r和某些冶金礦渣制的礦粉的瀝青混凝土有較高的溫度穩(wěn)定性。用石英質(zhì)礦粉和粉煤灰做礦粉的瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性差。當(dāng)使用人工砂取代天然砂時(shí)，能大大提高瀝青混合料的抗車轍能力。

D、礦料級(jí)配。礦料級(jí)配對(duì)混合料高溫穩(wěn)定性起重要作用。國(guó)內(nèi)外的許多研究表明，中粒式混合料的抗車轍性能要比粗粒式的好，這是因?yàn)樘值募显诨旌狭现刑幱诓环€(wěn)定的狀態(tài)，在汽車輪胎的揉搓作用下反而容易變形和流動(dòng)。因此，單純?cè)龃蟮V料的粒徑并不一定能提高混合料的高溫穩(wěn)定性，而良好的級(jí)配和大的密實(shí)度卻能增加礦料的嵌擠力而提高混合料的高溫抗車轍能力，因此要嚴(yán)格控制礦料級(jí)配。

E、瀝青用量。車轍試驗(yàn)和馬歇爾試驗(yàn)相比，也存在一個(gè)佳瀝青用量。瀝青用量過(guò)小或過(guò)大都會(huì)降低瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度。對(duì)于AC一2OF瀝青混合料，用瀝青含量分別為4.1、4.4、4.7制作試件，進(jìn)行車轍試驗(yàn)。其車轍試驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)穩(wěn)定度分別是950次／mm、1080次／mm、870次／mm。討論瀝青用量的多少實(shí)際上是討論瀝青膜的厚度，而影響瀝青膜厚度的因素除瀝青用量自身外，顯著的是礦粉的用量及粉膠比，一般認(rèn)為密級(jí)配瀝青混凝土的粉膠比不宜小于1。

F、空隙率。如果混合料的空隙率過(guò)小，使得混合料內(nèi)部留有足夠的空隙來(lái)“吸收”材料的流動(dòng)部分，這勢(shì)必造成混合料外部的整體變形，由此便易于形成車轍。因此，對(duì)混合料的空隙率應(yīng)提出低限。大量的室內(nèi)及試驗(yàn)路研究表明，瀝青混合料的空隙率不得小于3％。當(dāng)然，空隙率也絕非越高越好，應(yīng)根據(jù)道路條件及要求壓實(shí)度等論證確定。新的規(guī)范規(guī)定在一般情況下的設(shè)計(jì)空隙率是3%～5%，而在預(yù)計(jì)有可能產(chǎn)生車轍變形的路段，空隙率宜適當(dāng)提高到4%～6%范圍內(nèi)，以減少瀝青用量，然后在施工時(shí)加強(qiáng)碾壓，將增大的1%空隙壓回去。

G、路面結(jié)構(gòu)。我國(guó)瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)形式為柔性基層瀝青路面（瀝青層較厚）和半剛性基層瀝青路面（瀝青層較?。?jù)國(guó)外長(zhǎng)壽命路面資料顯示：瀝青層厚小于180mm時(shí)，車轍率較大；瀝青層厚度大于180mm時(shí),車轍速率會(huì)迅速降低。而對(duì)厚瀝青面層道路的調(diào)查表明，車轍的大部分主要發(fā)生在瀝青層表面，其車轍的產(chǎn)生不會(huì)引起路面結(jié)構(gòu)性破壞。有關(guān)室內(nèi)環(huán)道試驗(yàn)表明：當(dāng)路基為砂土材料時(shí)，面層厚度對(duì)車轍影響很大，面層較薄時(shí)車轍較深，而且主要是由路基的變形引起的，面層較厚時(shí)，路基變形很小或者基本不產(chǎn)生車轍；當(dāng)路基為剛性、半剛性等強(qiáng)度、剛度較大的材料時(shí)，宜采用薄瀝青面層，面層越厚車轍越深，面層越薄車轍越淺；而當(dāng)路基和基層材料強(qiáng)度、剛度較弱時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加面層厚度，以減輕車轍深度。在路面組合設(shè)計(jì)中，應(yīng)選用合理的結(jié)構(gòu)形式以減輕車轍的出現(xiàn)。

H、交通荷載。瀝青路面的流動(dòng)型車轍，主要是瀝青混合料的高溫抗剪能力不足造成的。隨著荷載的增加，尤其是超載的影響，瀝青混合料內(nèi)部的剪應(yīng)力將逐漸增加，剪應(yīng)力的作用深度也將逐漸增加。根據(jù)國(guó)外的資料，通常面層表面以下5～10㎝是產(chǎn)生車轍的主要區(qū)域。

一定溫度條件下，車轍動(dòng)穩(wěn)定度與輪胎的接地壓強(qiáng)呈對(duì)數(shù)關(guān)系變化。現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載的標(biāo)準(zhǔn)輪壓為0.7Mpa，如果實(shí)際汽車荷載的輪壓比這還小的話，動(dòng)穩(wěn)定度急劇增大，對(duì)產(chǎn)生車轍的影響就小得多；反之，如果汽車荷載的輪壓大于0.7MPa，動(dòng)穩(wěn)定度將急劇減小，對(duì)產(chǎn)生車轍的影響就大得多。

I、溫度。我國(guó)大量發(fā)生車轍的高速公路，一致的特點(diǎn)是發(fā)生在夏季高溫季節(jié)，有時(shí)僅僅發(fā)生在高氣溫的幾天里，而低于某個(gè)溫度，路面幾乎不發(fā)生流動(dòng)變形。因此美國(guó)Superpave的瀝青混合料的PG分級(jí)采用一年中高的“七天高路面溫度”作為高溫特征的分級(jí)指標(biāo)，它是指瀝青路面表面下20mm深位置的混合料溫度。

J、環(huán)境因素。道路的環(huán)境條件對(duì)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性有直接的影響。夏天的持續(xù)高溫常使瀝青路面過(guò)于軟化，而導(dǎo)致路面的變形加劇。交通量的猛增，尤其是載貨及超載車輛的增加也加劇了路面的車轍破壞；道路的大長(zhǎng)陡坡，促使車輛的速度降低，也會(huì)造成路面的車轍。

K、施工質(zhì)量。瀝青混合料的溫度對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)混合料的壓實(shí)非常重要。瀝青面層功能的優(yōu)劣、是否產(chǎn)生早期破壞以及使用壽命的長(zhǎng)短，都與現(xiàn)場(chǎng)混合料的壓實(shí)度和空隙率有關(guān)。

L、面層集料的選擇。采用堅(jiān)硬、粗糙、形狀接近立方體、潔凈的粗細(xì)集料。石料針片狀含量應(yīng)嚴(yán)格控制在15％以下，一般不宜超過(guò)10％。上面層石料壓碎值應(yīng)控制在24％以下，中、下面層石料壓碎值應(yīng)控制在26％以下。應(yīng)選用反擊式或錘式破碎機(jī)加工的碎石，不得采用顎式破碎單機(jī)加工的碎石；石屑應(yīng)嚴(yán)格控制粉塵含量和砂當(dāng)量。

M、瀝青膠結(jié)材料的選擇。應(yīng)根據(jù)工程所在地的氣候條件、交通量情況，選用高溫、低溫性能良好的瀝青或改性瀝青，一般選擇高質(zhì)量、高粘度的重交通道路瀝青，在高速公路瀝青上面層應(yīng)優(yōu)先選用改性瀝青或改性瀝青混凝土。根據(jù)瀝青路面各層的功能和作用，上面層宜選用高溫、低溫性能均好，并耐老化瀝青；中面層選用熱穩(wěn)性好的瀝青，下面層選用抗疲勞、熱穩(wěn)性好的瀝青或選用稠度高一級(jí)的瀝青。為了使得瀝青路面具有更好的高溫抗車轍性能，國(guó)內(nèi)外許多專家提出采用高模量改性瀝青，其與普通改性瀝青比較有下述特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)模量提高，表明高模量瀝青彈性變形能力較好；損失模量提高，表明產(chǎn)生相同變形時(shí)，需要外力功更大，即輪載壓力更大或相同輪載時(shí)需要更長(zhǎng)的荷載持續(xù)時(shí)間；車轍因子提高，表明高模量瀝青對(duì)車轍抵抗能力增強(qiáng)。曾對(duì)國(guó)內(nèi)山區(qū)高速公路使用較廣的AC-20和AK-13混合料使用高模量改型瀝青，對(duì)比發(fā)現(xiàn)使用高模量瀝青的混合料動(dòng)穩(wěn)定度均明顯高于普通瀝青。

N、瀝青面層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：上面層應(yīng)綜合考慮高溫抗車轍、低溫抗開(kāi)裂、抗滑的需要；中面層應(yīng)重點(diǎn)考慮抗車轍能力；下面層重點(diǎn)考慮抗疲勞開(kāi)裂性能、密水性等。結(jié)構(gòu)推薦：建議高速公路瀝青路面上面層采用SMA-13或SMA-16型結(jié)構(gòu)，中面層采用AC-20型結(jié)構(gòu)，下面層采用AC-2TB-25、ATB-30型結(jié)構(gòu)。若條件許可，中、下面層可采用Superpave結(jié)構(gòu)；各瀝青層之間必須設(shè)置粘層，粘層油宜采用快裂或中裂乳化瀝青、改性乳化瀝青，粘層油品種和用量應(yīng)根據(jù)下層瀝青混合料的類型通過(guò)試撒確定。為了提高路面結(jié)構(gòu)的抗車轍能力，國(guó)內(nèi)近幾年新建的高速公路傾向于采用Superpave路面。使用結(jié)果表明，Superpave路面較傳統(tǒng)的以AC為主的路面具有良好的抗車轍能力。國(guó)內(nèi)許多山區(qū)高速公路為了提高上面層的抗滑性以及抗車轍性能，普遍采用SMA作為上面層結(jié)構(gòu)，取得了良好的效果。而國(guó)外一些研究表明，起主抗車轍作用的中面層采用SMA替代傳統(tǒng)的AC會(huì)取得更好的效果。國(guó)內(nèi)許多省份都試驗(yàn)采用了長(zhǎng)壽命瀝青路面來(lái)提高路面抵抗結(jié)構(gòu)性變形破壞的能力。如早期的江蘇沿江高速，河南地區(qū)，還有近幾年的山東濱州地區(qū)、河北邯鄲地區(qū)和吉林的長(zhǎng)琿高速公路都在對(duì)長(zhǎng)壽命瀝青路面開(kāi)展研究。研究結(jié)果表明，長(zhǎng)壽命瀝青路面可以提高路面抵抗結(jié)構(gòu)性破壞的能力，能提高路面的抗變形能力。

二、幾點(diǎn)體會(huì)

（一）瀝青路面耐久性關(guān)乎瀝青路面的使用壽命，應(yīng)當(dāng)予以足夠重視。

交通部公路科學(xué)研究院此次舉辦的研討會(huì)以“延長(zhǎng)高等級(jí)公路瀝青路面耐久性”為主題，來(lái)自全國(guó)近20個(gè)省市的近200名代表自始至終參加了研討，說(shuō)明瀝青路面耐久性的嚴(yán)重不足已形成了全國(guó)范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的一個(gè)共性問(wèn)題。以我公司早建成的三條瀝青路面高速公路為例，2001年7月建成的合徐南高速（112km）、2002年7月建成的連霍高速（54km）、2002年9月建成的合安高速（153km），主要因?yàn)槌d車輛的影響，在通車后不久都出現(xiàn)了裂縫、車轍等病害，不僅持續(xù)進(jìn)行了功能性養(yǎng)護(hù)修復(fù)（以微表處為主），而且結(jié)構(gòu)性維修養(yǎng)護(hù)（以銑铇攤鋪為主）工作量也越來(lái)越大?？梢哉f(shuō)，瀝青路面的耐久性問(wèn)題已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。這一問(wèn)題的存在和發(fā)展，不僅使養(yǎng)護(hù)投入的需求增加進(jìn)而直接加大了公司的經(jīng)營(yíng)成本，而且對(duì)道路通行能力以及道路的使用壽命造成了一定的負(fù)面影響，如不加以高度重視，很可能重蹈水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)管理曾經(jīng)出現(xiàn)的問(wèn)題并被社會(huì)各界普遍關(guān)注的覆轍。

（二）瀝青路面耐久性問(wèn)題解決的關(guān)鍵，是高速公路新建時(shí)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的有效控制。

此次的研討會(huì)使我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，瀝青路面的耐久性之所以出現(xiàn)問(wèn)題，原因是多方面的，既受荷載、氣侯等環(huán)境因素的影響，也受施工管理、施工質(zhì)量變異性控制等工程要素的制約，更與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)方法息息相關(guān)，而且后兩者的影響力是原發(fā)性的、根本性的。2004年10月份之前，省內(nèi)一些高速公路因大量超載車輛的行駛和夏季高溫導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)了車轍現(xiàn)象，但這種現(xiàn)象的存在是局部的、不是整條路均衡出現(xiàn)的，反映了施工質(zhì)量和施工變異性控制的差異性。換句話說(shuō)，施工質(zhì)量變異性控制的好的，即使面對(duì)同樣的荷載和高溫，也可以避免車轍的出現(xiàn)。2004年10月全省范圍內(nèi)實(shí)行了載貨汽車計(jì)重收費(fèi)政策，至2008年度，我省北網(wǎng)超重30%以上的車輛只占總量的5.97%，應(yīng)該說(shuō)，車輛嚴(yán)重超限超載現(xiàn)象得到了有效遏制，超載問(wèn)題已不是路面病害的主要成因。但某些路段仍不斷出現(xiàn)裂縫、車轍等病害，通過(guò)這兩年的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，這是由于半剛性基層--水泥穩(wěn)定碎石裂縫反射至面層為主要原因所導(dǎo)致的，說(shuō)明了路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的深層次原因。但據(jù)了解，公司去年建成通車的高速公路基本上是密實(shí)級(jí)配瀝青混凝土加水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層的結(jié)構(gòu)，與以前通車的合徐南、合安大體一致。目前，很多省份都在下大力氣研究、調(diào)整新建高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路和方法。例如，江蘇寧滬高速擴(kuò)建后的中下面層就采用了Superpave技術(shù)；山東省交科院對(duì)用大粒徑瀝青碎石代替半剛性基層進(jìn)行了深入研究，并已應(yīng)用于合徐南高速、合安高速部分路段的養(yǎng)護(hù)中。有見(jiàn)如此，我們應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目工程實(shí)際研究、吸收、應(yīng)用一些新的設(shè)計(jì)理念和方法，同時(shí)進(jìn)一步加強(qiáng)施工質(zhì)量特別是施工變異性的控制，使建設(shè)、養(yǎng)護(hù)特別是養(yǎng)護(hù)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題能夠在建設(shè)期得到妥當(dāng)?shù)慕鉀Q，以從根本上解決瀝青路面耐久性不足的問(wèn)題。

（三）瀝青路面耐久性問(wèn)題的治本之策，在于結(jié)合實(shí)際開(kāi)展的科研工作的力度及科研成果的有效應(yīng)用。

瀝青路面大規(guī)模應(yīng)用于高速公路在我省乃至全國(guó)也只有十年左右的時(shí)間，瀝青路面的設(shè)計(jì)、施工、材料等專項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用一直在探索中發(fā)展，交通部公科院，有關(guān)大學(xué)，江蘇省、遼寧省、山東省等省的公路科學(xué)研究機(jī)構(gòu)在這方面的投入與成果比較顯著。應(yīng)該說(shuō)，公司的科研工作一直很得較緊，安排了很多科研課題，成果也不少，有的還在國(guó)家、省內(nèi)獲得了獎(jiǎng)項(xiàng)，現(xiàn)在的關(guān)鍵是要在這些成果的應(yīng)用上持續(xù)加大力度。公司上下現(xiàn)有正、工程師幾十人、中級(jí)職稱的更多，具有了較為雄厚的技術(shù)實(shí)力，如能有效整合資源，在廣泛、充分借鑒、吸收交通部公科院、有關(guān)大學(xué)和其他兄弟省份的科研成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，建立健全公路工程建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)的綜合性科研機(jī)構(gòu)，加大科研經(jīng)費(fèi)的投入，從公司高速公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)的實(shí)際需要出發(fā)確定科研攻關(guān)課題，使中技術(shù)人才在建設(shè)、養(yǎng)護(hù)的日常管理上和科研方面均能發(fā)揮重要作用，那么，公司就能夠?yàn)闉r青路面養(yǎng)護(hù)高峰期的到來(lái)提前做好智力和技術(shù)準(zhǔn)備，這也是學(xué)習(xí)實(shí)踐科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建和諧高速、實(shí)現(xiàn)公司可持續(xù)健康發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需要。