摘  要：本文主要对沥青混凝土路面的车辙做了一个介绍。

    沥青路面的永久变形一车辙表现为顺着交通车辆轮迹的纵向凹陷。在交通荷载的作用下，沥青混凝土材料被推离荷载作用区域，结果在轮迹内形成凹陷而在轮迹的两侧形成隆起的凸脊。这类永久变形主要产生于重型车辆频繁行驶的高温区域以及在交叉路口坡道之类的车辆慢行区域。通常，车辙出现在路面的表层。

    车辙会引起一系列的行车安全问题，这是因为：①在车辙内转向困难；②车辙内往往积水而造成车辆行驶中的水滑现象；③影响行车的平顺性和乘坐的舒适性。车辙多发生于路面寿命的早期，如：路面修好后的五年以内。然后，随着环境因素引起的老化和交通压密，路面混合料会产生较强的抗车辙能力。但在早期，混合料极易产生永久变形。在某些极端情况下，重型车辆频繁行驶的炎热地区，在新路通车后数日内便有可能出现车辙。车辙的极限深度通常约为12．5mm，当车辙深度超过此极限时，路面必须采用罩面或铣刨后重新摊铺等方法恢复其平整度。

    货车制造业在不断提高车辆的法定轴荷和轮胎的压力。因此，路面设计方法必须保证路面能承受日益加重的荷载，以阻止车辙过早或过多出现。遗憾的是，目前采用的一些混合料设计方法并不能保证混合料具有足够的抗车辙能力，而且这些设计方法没有充分考虑采用新的路面材料，如沥青橡胶或聚合物改性沥青等，以提高路面的抗车辙能力。

1、沥青混凝土的抗车辙特性
    沥青混合料是由沥青、集料和空隙组成的。混合料中沥青与集料的性质及其混合比直接影响沥青路面的抗车辙性能。

1.1沥青
    沥青，作为结合料，是一种粘弹性材料，其变形量取决于温度和所承受的荷载及荷载时间。普通沥青结合料是典型的热流变材料，在高应力水平下，沥青结合料的性质呈非线性，表现了其热流变特性的复杂性。

    将聚合物或废旧轮胎为原料的再生橡胶添加至普通沥青内，会使结合料的性质发生变化，从而提高其抗病害的能力。这类改性沥青的性质与非改性沥青二者的热流变特性有很大的差异，对其抗车辙性能的评价亦较为复杂。通常，结合料的粘度越高和对温度的敏感性越低，则其高温下抗车辙的性能越强。

1.2集料
    集料在抗车辙性能中起着重要的作用，表面纹理粗糙和棱角率高的集料比圆形集料的抗车辙性强。人工破碎的集料比天然砾石的抗车辙性强。密级配混合料的抗车辙性高于断级配或开级配混合料。经压实后，密级配混合料具有更多均匀分布的荷载接触点。

1.3沥青---集料混合料
    混合料中所使用的集料和沥青的性质，以及沥青一集料混合料内的空隙率对路面的抗车辙性能有决定性的影响。使用普通沥青结合料时，混合料的抗车辙性能取决于混合料的劲度(stiffness)。劲度越大，抗车辙性越高。通常，油石比符合规范要求的混合料，其劲度随压实度的提高而增加。

    沥青用量不可过高。随着混合料中沥青结合料用量的增加，混合料产生车辙的趋向增加。此外，沥青结合料的热膨胀系数大约比集料大一个数量级。在某些高温条件下，如果混合料沥青用量过高且空隙率低，则在受热膨胀时沥青结合料可能渗出路面而产生泛油现象。这会显著降低路面的抗滑能力，对交通车辆潜伏极大的危险。

    Monismith等人的试验表明，当空隙率小于3％时，混合料产生车辙的趋向将急剧增加，见图1。从图1，可以得出如下结论：“3％的空隙率是一条界线，当空隙率在3％以上时，混合料在预期的交通荷载下永久变形量较小。而当空隙率低于3％时，产生永久变形-车辙的趋势剧增。”

    但沥青用量也不能过低，过低显著降低混合料的和易性，混合料难以压实，又会使空隙率过高而降低抗剪切变形能力。

    总结：抗车辙性能高的混合料必须：沥青结合料的用量较低，但又不能过低，以免降低其抗疲劳性能、使用寿命以及和易性；混合料应压实到留有较低的空隙率，但不得低于3％。

2、永久变形特性
    一般认为，影响沥青混凝土永久变形的主要材料性质是其抗剪变形性能。在交通荷栽作用下，混合料会被“压密”，但碾压良好的混合料这种“压密”变形与剪切变形比较起来要小得多，图2所示为重型车辆模拟装置(HVS)加速荷载车辙试验的永久变形剖面图。这项试验是在61mnl厚热拌沥青橡胶混合料(ARHM)摊铺的路面上进行的，试验荷栽40KN，使用胎压为760KPa的单轮宽胎。试验温度：路表50mm处50℃。从图中可以清楚地看出剪切变形造成的轮迹两侧的凸脊。如果造成车辙的原因只是交通压密，轮迹两侧的凸脊是不会出现的。

2、1形状改变和体积变化   
    材料变形由体积变化和形状变化两种模式组成。体积变化的定义为在三维空间内的主应变相等，形状保持不变，只是体积发生变化，见图3(A)。体积变化的大小取决于体积变形模量K。形状变化的定义为等体积变形，即形状发生变化，而体积保持不变，见图3(B)。形状变化的程度取决于剪切模量G。

    SHRP计划中使用15种混合料进行的一项研究表明：在极易出现车辙的温度下沥青混凝土的剪切变形(即：形状化化)比体积变化大得多。这项研究进行了两项试验，单纯剪切蠕变试验和静液压力蠕变试验。但这两项试验都无法单纯地测出体积变化或形状变化量，原因是沥青混合料的成分异常复杂和多变，将这两种变形模式分隔开来是十分困难的。因此，很难根据这两项试验所得到的数据对这两种变形模式单独作出准确地评价。不过，这些数据可以提供这两种变形间差异的近似评估。这两项试验使用的都是150mm直径和50mm高的圆形试件，试验温度为50℃，剪切应力69KPa，压应力690KPa，荷载以固定的速率在1O秒内从O上升到最高值，保持100秒，然后以同样的速率。将荷载减到0，卸载后，继续进行120秒的测试。15种混合料测试结果的平均值示于图4。从图4(a)中可以看出，剪切变形(即：形状变化)远大于体积变化，特别是，考虑到静互荷载要比剪切荷载大10倍，这一差值更为突出。从曲线的斜率可知，体积变形模量要比剪切模量大得多。图4(b)所示的试验数据经标准化处理，以突出表示卸载后的应变的恢复量，可以看出剪切变形的恢复量要比体积变形小很多。 这就清楚地表明，路面形成车辙的永久变形主要是剪切变形。

2、2沥青路面车辙与轮胎接触应力
    对高温区车辙路面的检测表明，大部分永久变形发生在交通车辆轮迹区域，路面表层深100～150mm的范围内。最大剪切应力区域的极限深度约为50mm或50mm以内。此外，车轮的驱动力在轮胎一路面接触面上会产生巨大的剪切应力，即轮胎的接触应力对车辙的产生有极大的影响。因此，为了精确地模拟永久变形，试验时所施加的荷载。必须最能表现路面的实际应力状态。

    轮胎接触应力可在“车辆-道路-路面-压力-传感器阵列”系统(VRSPTA system)上测定的(见下图)。这一系统可以在车轮缓慢驶过一测试板时记录垂直、横向和纵向位移，见图5。虽然由于结构上的原因这一系统接触应力的测试数据不十分精确，但他可以将车轮荷载、轮胎压力，以及轮胎类型等因素对接触应力的影响量化。随着荷载状况的不同，接触引力将在很大的范围内变化。利用VRSPTA系统所测得的轮胎接触应力的影响可用于车辙分析。