市政道路沥青混合料配比优化对抗车辙性能的提升效果研究

一、引言

随着城市交通流量的不断增加，市政道路承受的荷载日益增大，车辙病害成为影响市政道路使用性能和使用寿命的主要问题之一 。车辙的出现不仅会降低路面平整度，影响行车舒适性和安全性，还会加速路面的损坏，增加道路养护成本 。沥青混合料作为市政道路路面的主要材料，其配比直接影响路面的力学性能和抗车辙能力。通过优化沥青混合料配比，提高其抗车辙性能，是解决市政道路车辙问题的重要途径。因此，开展市政道路沥青混合料配比优化对抗车辙性能的提升效果研究具有重要的现实意义。

二、市政道路车辙产生的原因分析

2.1 交通荷载因素

城市交通中，车辆的轴载、行驶速度和交通流量对车辙的产生有直接影响 。重载车辆的频繁通行会使路面承受过大的竖向压力和水平推力，导致沥青混合料产生塑性变形，逐渐形成车辙 。此外，车辆在启动、刹车和转弯过程中产生的水平力，也会加剧沥青混合料的流动变形，加速车辙的发展 。

2.2 环境因素

环境温度是影响车辙产生的重要因素。在高温条件下，沥青混合料的黏度降低，抗变形能力减弱，在车辆荷载作用下更容易发生塑性流动，形成车辙 。此外，降雨会使路面结构层含水量增加，降低沥青与集料之间的粘结力，导致沥青混合料强度下降，进一步促进车辙的形成 。

2.3 材料与施工因素

沥青混合料的质量和施工质量对车辙产生有着关键影响。沥青的高温性能不足，如软化点低、黏度小，无法有效抵抗车辆荷载引起的变形；集料级配不合理，粗集料含量不足或细集料过多，会导致沥青混合料骨架结构不稳定 。在施工过程中，压实度不足、摊铺不均匀等问题，会使路面结构密实度不够，在车辆荷载作用下容易产生变形，形成车辙 。

三、沥青混合料配比要素对抗车辙性能的影响

3.1 沥青用量的影响

沥青用量对沥青混合料的抗车辙性能具有双重影响 。适量的沥青能够有效包裹集料，增强集料之间的粘结力，提高沥青混合料的柔韧性和耐久性 。然而，当沥青用量过多时，沥青混合料会变得过于柔软，在车辆荷载作用下容易发生塑性变形，降低抗车辙性能 。相反，沥青用量过少，会导致集料之间的粘结力不足，沥青混合料的整体性和耐久性下降，也不利于抗车辙性能的提升 。

3.2 集料级配的影响

集料级配决定沥青混合料的骨架结构。间断级配的沥青混合料，粗集料能够形成嵌挤结构，提供较高的内摩阻力，有利于抵抗车辆荷载引起的变形，具有较好的抗车辙性能 。连续级配中，细集料含量较多时，沥青混合料的密实度较高，但内摩阻力相对较小，在高温和重载条件下容易产生车辙 。此外，集料的形状、表面纹理等特性也会影响沥青混合料的抗车辙性能，表面粗糙、形状棱角分明的集料能够增强相互之间的嵌挤作用，提高抗车辙能力 。

3.3 矿粉含量的影响

矿粉作为沥青混合料中的填充料，能够与沥青形成沥青胶浆，填充集料之间的空隙，提高沥青混合料的密实度和粘结力 。适量的矿粉可以增强沥青胶浆的黏度和劲度，提高沥青混合料的高温稳定性，从而提升抗车辙性能 。但矿粉含量过高，会使沥青胶浆过于黏稠，降低沥青混合料的柔韧性，导致其在车辆荷载作用下容易产生开裂，反而不利于抗车辙性能 。

四、沥青混合料配比优化方案及试验研究

4.1 配比优化方案

在深入分析影响沥青混合料性能的多种因素之后，提出以下沥青混合

料配比优化方案：

沥青用量优化：通过运用马歇尔试验等多种科学方法，精确确定最佳沥青用量的范围。在确保沥青与集料之间能够形成良好粘结的同时，尽可能地减少沥青的用量，以此来提高沥青混合料的高温稳定性。

集料级配优化：建议采用间断级配或者适当调整连续级配的方式，增加粗集料的含量，从而形成一个稳定的骨架结构。与此同时，合理控制细集料的含量，以确保沥青混合料不仅具有良好的工作性，还能够达到理想的密实度。

矿粉含量优化：根据沥青和集料的具体特性，通过一系列的试验来确定最合适的矿粉含量。这样可以确保沥青胶浆既能提供足够的粘结力，又能保持一定的柔韧性，从而达到最佳的使用效果。

4.2 室内试验研究

为验证配比优化方案的有效性，进行系列室内试验。在这些试验中，选取不同配比的沥青混合料，并对其进行车辙试验、马歇尔稳定度试验、高温粘度试验等多种测试。车辙试验通过模拟车辆荷载在高温条件下的作用，来测定沥青混合料的动稳定度。动稳定度越高，说明沥青混合料的抗车辙性能越好。马歇尔稳定度试验则用于评价沥青混合料的高温稳定性和抗变形能力，其中稳定度和流值是重要的评价指标。而高温粘度试验则用于测定沥青在高温下的黏度，从而反映沥青的高温性能。

试验结果表明，经过优化后的沥青混合料动稳定度显著提高，与未优化的混合料相比，其抗车辙性能提升 30% 至 50‰ 。马歇尔稳定度的增加和流值的减小，表明其高温稳定性和抗变形能力得到显著增强。此外，沥青高温粘度的增大也说明沥青的高温性能得到改善。

五、实际工程应用效果分析

在某市政道路工程中，采用经过优化的沥青混合料配比。在施工阶段，一丝不苟地遵循优化后的配比方案，从生产到摊铺的每一个环节都确保施工质量。工程竣工后，对路面进行持续的定期检测，这些检测包括路面平整度、车辙深度以及其他关键指标。经过一段时间的观察和数据收集，检测结果表明，那些应用优化配比的路段在通车一年之后，其车辙深度显著减少，仅为那些未采用优化配比路段的一半。此外，路面的平整度保持在良好状态，这极大地减少车辆行驶时的颠簸感，从而提高行车的舒适性和安全性。与此同时，还注意到，采用优化配比的路段在养护方面的成本也有明显的下降。这些积极的成果充分证明优化沥青混合料配比在提升市政道路抗车辙性能、延长道路使用寿命方面的显著效果。

六、结论

市政道路沥青混合料配比优化对提升其抗车辙性能具有显著效果。通过合理调整沥青用量、优化集料级配和控制矿粉含量，能够有效提高沥青混合料的高温稳定性和抗变形能力 。室内试验和实际工程应用结果均表明，优化后的沥青混合料抗车辙性能得到大幅提升，能够有效减少车辙病害的发生，提高市政道路的使用性能和使用寿命 。在今后的市政道路建设中，应重视沥青混合料配比设计，加强对原材料性能和施工质量的控制，不断探索和优化沥青混合料配比方案，为城市道路建设提供更优质的路面材料和技术支持。

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