沥青混合料类型的影响
集料粒径对沥青混合料的高温稳定性有相当的影响,实验结果表明,在最佳沥青用量时, 在不同粒径的混合料中,中粒式沥青混凝土的高温抗车辙能力最好, 其次是细粒式, 粗粒式的反而最差。这是由于路面成型时,集料在混合料中的存在状态完全是随机的,但是随着交通荷载的不断碾压,颗粒排列进行重分布, 并趋于稳定状态,在这个过程中,混合料必然发生变形,这可能是集料较粗的混合料变形较大的缘故。有人认为间断级配的沥青混合料的高温稳定性优于密级配沥青混合料, 其实也不一定,据 SHRP 的研究,在通常情况下,合理的密级配混合料的高温稳定性要优于间断级配的混合料,只有SMA 是例外。
原材料性质
沥青的粘度和沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料高温稳定性的两个主要因素,沥青粘度越大,沥青与矿料之间的粘附性越好,那么混合料的高温稳定性越好,因此,选用粘度大的沥青和非酸性矿料可以提高混合料的高温稳定性和强度。较高的高温稳定性和较高的强度会产生较高的抗车辙能力;沥青改性是一种提高沥青高温稳定性的有效手段, 实验证明, 改性沥青混合料同标准沥青混合料相比车辙深度有明显减少。矿物集料的表面纹理、形状和级配可以影响混合料的孔隙结构,即:孔隙的大小、形状与连贯状况以及沥青的用量和沥青同集料的相互作用情况,因而可以对车辙的大小表现出不同的影响。采用洁净坚硬的碎石,硬度大、棱角尖锐的砂以及高质量的矿粉对于抵抗永久性变形十分有利 。
沥青用量
沥青用量的多少直接影响着混合料中矿粉的骨架与嵌挤作用,对沥青混合料的抗车辙能力起着至关重要的作用。沥青用量过大,游离沥青较多,便削弱了矿粉之间对高温稳定性起决定性作用的嵌挤力,从而使混合料易于产生流动变形而形成车辙;沥青用量过低,混合料坚硬松散难以压实,也影响沥青混合料的抗车辙能力。
矿料级配
为探讨集料级配对车辙大小的影响,有关研究人员将集料分为过细级配组、细级和粗级配组三种。细级配组由 25 %天然砂和原生集料组成;过细级配组是将 2 %的矿料加到细级配组中;粗级配组是由原生集料组成, 同时进行环道试验。结果表明:热拌沥青混合料在最佳沥青含量、8 %空隙率时粗级配有较大的车辙深度,过细组配次之,细级配组车辙深度最小。单纯增大矿料粒径并不能提高路面抗车辙能力,而良好的级配却因增加了矿料之间的嵌挤力,而提高了混合料的高温抗车辙能力 。在 Superpave 设计方法中通过限制区来划分适应重交通的矿料级配和适应中、轻交通的矿料级配,具有明显意义。
空隙率
在进行沥青混合料配合比设计时,对空隙率的选择一般都是根据当地材质和经验进行的。 当选择混合料空隙率过高时,提高其密实度可增加骨料间的接触压力,从而提高路面抗车辙能力,相应地沥青和矿粉用量也要增加,从而又削弱其抗车辙能力。当空隙率小于某一临界值后,继续减小空隙率,会使得混合料内部没有足够的孔隙来吸收材料的流动部分,必然造成混合料外部的整体变形,从而形成车辙。大量实验表明: 各种级配的混合料在最佳沥青含量时, 随空隙率的增大车辙均有所增加。 同时证明 :沥青混合料的空隙率不得小于 3 %的控制值,相对而言4%是较适宜的空隙率推荐值。
荷载作用大小
试验结果证明:车辆超载加快路面的损坏。资料表明,在不同的轴载作用下, 重轴载作用产生的车辙较轻轴载大得多 轴载超过1 倍, 其车辙要达到10 倍~ 15 倍。
荷载作用时间
在长大纵坡上坡路段,由于车辆行驶速度慢,荷载作用时间长,其车辙出现的时间比其他路段短,情况比其他路段严重。有资料表明: 道路交叉口停车点的车辙通常为正常行驶路段的 2 倍~ 5倍。
环境气候
当气温较高时,沥青混合料表现强度降低容易产生车辙。各种试验均表明:路表温度升高车辙增加快,对半刚性路面的车辙,加载试验也证明了这一点。 这是因为沥青粘度的大小反映了沥青抵抗蠕变的能力,当温度升高时沥青粘度变小,其抵抗蠕变的能力下降,在受到外力时很容易产生永久剪切变形导致沥青材料横向流动而产生车辙。通过室内试验,定量说明了沥青混合料的不同温度条件下的车辙变形特性,温度升高,沥青混合料的变形速率加快,车辙增大。当路面积水或路面结构含水量增加时,沥青和矿料之间的粘结力在潮湿条件下会被削弱或损坏,在行车荷载和水分的联合作用下,这种损坏会明显加剧,从而导致沥青路面产生较大的车辙。