加入德蘭尼特纖維的高速公路車轍處治技術應用探討

金雙慶,李 鵬

浙江順暢高等級公路養護有限公司,浙江杭州 310051

加入德蘭尼特纖維的高速公路車轍處治技術應用探討

金雙慶,李 鵬

浙江順暢高等級公路養護有限公司,浙江杭州 310051

當前，瀝青路面車轍病害已成為國內高速公路路面主要病害之一，是養護行業難以有效解決的一大課題。加德蘭尼特纖維處治的車轍技術比一般采用的處治技術銑刨廢料均大幅下降，減輕了環境污染的壓力，充分體現了資源節約、環境友好及高速公路安全暢通等良好的社會效益，為國內的高速公路車轍處提供一種新的工藝。

高速公路；瀝青路面養護；德蘭尼特纖維

0 引言

杭金衢高速公路金華段全長99.242km，是國家規劃中的國道主干線“五縱七橫”之一橫——上海至云南瑞麗高速公路浙江省段的重要組成部分，為雙向四車道路面，于2002年底正式開通運營。經過兩年多的運營，在行車荷載、氣候環境的作用下，車轍成位該路段的典型病害之一，為探尋科學有效的車轍病害處治方法，確保高速公路安全暢通，并力求處治車轍病害簡易方便、施工工期短、養護費用低。杭金衢高速公路K152+040～K152+820杭向段采用了加德蘭尼特纖維AC-13改性瀝青混凝土處理車轍病害試驗，取得了良好的效果。

1 試驗段概況

經實地路況調查， K162+658～K163+037.3杭向段位于金華江大橋，橋梁上部主要為長35m的T形簡支梁結構，其橋面車轍平均深度達2.3cm，最深處達4.1cm，即金華江大橋橋橋面的瀝青砼鋪裝層出現了嚴重車轍病害。該橋面基本無坑槽、裂縫等病害；根據對取芯芯樣分析，各結構層穩定、密實，變形明顯，且層間粘結良好，但各瀝青砼結構層厚度發生了明顯的、不同程度的形變，是一種結構型車轍和失穩型車轍并存的綜合型車轍。其中K162+800處車轍深度和各結構層厚度及變形如下表：

芯樣樁號 芯樣總厚度 (cm)上面層厚度(cm)下面層厚度(cm)K162+800（凸處) 10.6 4.6 6.0 K162+800(凹處) 8.7 3.6 5.1 K162+800（硬路肩） 10.1 4.0 6.1

2 車轍產生原因分析

2.1 行車荷載影響

本試驗路段處于金華江大橋橋面，其行車車速慢、流量大、重荷載多，并且橋面采用大量的砼型鋼伸縮縫，致使橋面行車產生的應力傳遞不連續，伸縮縫位置存在跳車現象，對瀝青砼鋪裝層產生較大的沖擊力。故此瀝青砼橋面鋪裝層在車輛荷載作用下處于復雜應力應變狀態，在水平力、豎向力共同作用下，引起了面層結構層出現凹凸變形，特別在渠化交通和大超負荷的軸載頻繁作用下，加快瀝青混凝土路面車轍的形成。

2.2 環境

瀝青路面結構完全處在自然環境中，承受著氣溫、日照、熱流、輻射、風、雨水等各種環境因素的直接作用，路面車轍的形成與溫度有極其重要的關系。近年來，浙江夏季高溫持續時間長，氣溫高達38℃以上的罕見天氣增加，路表溫度常處于55～65℃之間，瀝青砼路面在高溫下，彈性降低，粘性、塑性增強，在外部荷載反復作用下就很容易產生流動變形，產生永久變形和塑性流動，從而形成擁包和車轍，這種車轍和擁包尤其在重軸載或大交通量較高軸載作用次數條件下表現得更為嚴重。

2.3 路面材料

車轍的嚴重程度與瀝青面層的結構組成和混合料配合比有極大關系。在高溫下處于半固態的瀝青混合料，由于瀝青及膠漿在荷載的作用下首先流動，粗細集料骨料組成的骨架成為荷載主要承擔者，再加上瀝青潤滑作用，硬度較大的礦料在荷載的直接作用下會沿礦料間接觸面滑動，產生瀝青混凝土的剪切流動變形。在杭金衢高速公路建設期時期，瀝青混合料的配合比設計不合理，瀝青含量偏高（超過4.8%），減小了礦料之間的內摩阻力；還有從車轍處取的芯樣看，石屑及礦粉用量過多，礦料級配未能形成良好的嵌鎖結構。

3 德蘭尼特纖維的技術特性和路用性能

3.1 技術特性

纖維吸附能力大小與纖維表面的粗糙程度、比表面積的大小、纖維的組成結構等因素有關。纖維的增強或增韌效果主要取決于纖維的長纖比、強度與韌性、密度以及纖維在材料中分散的取向性和其它物理力學特性。一般，纖維長度與截面尺寸比例越大，纖維的增強效果越為明顯；在相同的用量下，密度越小的纖維具有比較高的分散度。

3.2 路用性能

德蘭尼特纖維有其良好的吸附和吸收瀝青的作用、分散作用、增粘作用、穩定作用及對路面起到明顯的加筋和橋接作用，極大地提高了路面的柔韌性，從而很好地提高的瀝青路面的高溫抗車轍能力；有提高低溫抗裂性、抗疲勞性能以及抗水害性能等路用性能。經測試，加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青砼的動穩定度為6342次/mm，比AC-13C改性瀝青砼的動穩定度4230次/mm提高了50%。

4 試驗方案及施工要點

4.1 方案確定

4.1.1 提高瀝青混合料的高溫穩定性

提高瀝青混合料的高溫穩定性是解決瀝青路面車轍的關鍵，瀝青混合料在高溫條件下的強度由兩部分組成，即礦料之間的嵌擠力與內摩阻力、瀝青與礦料之間的粘聚力。根據庫侖的內摩擦理論（τ≤C+σtgφ），在交通荷載正應力一定的情況下，要提高瀝青混合料的剪應力，主要通過提高混合料的粘聚力和內摩擦角，改進和提高瀝青混合料中瀝青結合料的性質和集料的級配可以滿足以上要求。鑒于德蘭尼特纖維良好的特性和路用性能，為增強瀝青混合料的粘聚力，在瀝青混合料中摻入一定量的德蘭尼特纖維以增強混合料的高溫穩定性。

4.1.2 銑刨厚度的控制

為了盡可能減少銑刨面積,對此試驗段的車轍位置進行了測設，車轍主要出現在主車道的輪跡帶上。經測量，此段該路段的平均車轍為2.3cm，從芯樣看，車轍位置上面層的厚度為3.6cm，為合理控制銑刨數量，避免銑刨過程中存在夾層和控制下面層的厚度，銑刨厚度以平均4.9cm控制，銑刨寬度為3.5m。

4.2 配合比的設計

加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青混合料配合比設計按馬歇爾試驗方法進行，其技術指標要求同規范。添加德蘭尼特纖維不影響混合料的配合比設計，德蘭尼特纖維用量為0.2%，其配合比中SBS改性瀝青的用量為4.4%（瀝青用量比不加纖維時增加0.2%）。

4.3 施工要點

混合料生產中要嚴格控制纖維用量，纖維對瀝青有較強的吸附力，過多或過少加入纖維均會影響混合料的最佳瀝青油石比。

加德蘭尼特纖維改性瀝青AC-13C的正常施工溫度范圍參照規范。

混合料拌和時，德蘭尼特纖維加入方式可采用人工投入，即在熱集料投入拌鍋后人工投入已稱量好的纖維。

5 結論

通過采用加德蘭尼特纖維方法在杭金衢高速公路金華段結構型車轍路段的處治應用研究，為日后道路養護維修提供了新的車轍處治技術，尤其是在車流量繁重的瀝青路面橋面鋪裝上，其不僅在經濟效益方面，還是在社會效益方面都取得了雙贏的局面，具有一定的推廣價值和應用前景，對以后的橋面車轍處治具有一定的參考價值。

[1]張效杰.德蘭尼特纖維瀝青混凝土路面抵抗交叉路口路面 變形研究[J].北方交通，2009(3).

[2]黃玉恩.加入德蘭尼特纖維的瀝青混凝土性能分析[J].交 通世界(建養機械)，2008(10).

U416

A

1674-6708（2010）24-0110-02