车辙病害形成机理解析

大量调查和研究发现，车辙形成可以分为以下三个阶段。

1.后续交通压实

沥青混合料在被碾压成型前是由粗、细集料和矿粉沥青组成的松散混合物。经过压路机的碾压，高温下处于半流动状态的混合料被逐渐压密，并形成由矿料、沥青、空隙组成的三相体结构。碾压完毕交付使用后，在汽车荷载作用下进一步压实，空隙进一步减小。轮迹带处混合料体积减小，形成微量的永久变形。在开放交通后，车辆交通对路面的作用可能会导致两种结果，一种是混合料经过逐渐压密并趋于稳定；另外一种是出现流动性车辙。重复交通荷载作用最终导致何种结果，除与路面材料组成结构有关外，还与气温及其变化有关。

2.沥青混合料的流动变形

高温下的沥青混合料处于以黏性为主的半固体状态，在轮胎荷载作用下，沥青及沥青胶浆便产生流动，除部分填充混合料空隙外，还将随沥青混合料自由流动，从而使路面受荷载处压缩变形。(www.xing528.com)

3.沥青混合料的结构性失稳变形

高温下的沥青混合料，由于沥青及胶浆在荷载作用下首先流动，混合料中粗集料组成的骨架逐渐成为荷载的主要承担者。随着温度的升高或荷载的增大及荷载的重复作用，加上沥青的润滑作用，硬度较大的矿料颗粒在荷载直接作用下会沿矿料间接触面滑动，这种剪切变形促使沥青及胶浆向其富集区流动，以致流向混合料自由面，特别是当集料间沥青及胶浆过多时，这一过程会更加明显。这种失稳变形表现为轮迹两侧的隆起。

美国SHRP-A-318的研究报告认为车辙是行车的压密变形和沥青混凝土横向流动变形共同作用的结果。其中，大部分来自剪切变形，主要是因为表面层的沥青层承受了过大的应力，剪切变形受温度的影响较大。美国国家沥青技术研究中心NCAT（National Center of Ashalt Technology）在1992年对美国14个州42条主干道路进行了调查，辙槽试验显示沥青路面的车辙主要发生在面层，并且多集中在顶部7～11 cm的范围内。道路研究者Wael和Witczak总结前人的结论认为：当基层强度足够的时候，车辙主要产生于沥青面层，其机理为沥青混凝土的剪切流动变形，并把车辙分为两个阶段，第一阶段认为车辙是各结构层（主要是土基）垂直变形的累积，因而更强调压实工艺；第二阶段认为车辙与各层材料的稳定性有关，主要是沥青混凝土的剪切变形。

沥青路面结构层以及基层的车辙主要是压密（体积变小，密度增加）和剪切变形综合作用的结果。通过对AASHTO试验路开挖以及西部环道试验研究，道路研究者Hofstra和Klomp总结了车辙形成过程，试验发现：①沥青路面在初始阶段，轮胎下方的永久变形明显大于两侧的隆起，说明车辙在初期阶段主要是由压密引起的；②初始阶段以后，轮胎下方的体积压缩变形逐渐与两侧隆起变形相等，车辙主要是由剪切作用下的流动变形造成的，而这一阶段也代表了使用寿命期内路面的变形行为。