抗車轍劑在S308線舊路改造工程中的應用研究

抗車轍劑在S308線舊路改造工程中的應用研究

孫海山1，趙建玲2，張清海3，吳領4

(1.錫林郭勒盟上都音高勒養路工區，錫林浩特 026000；2.錫林浩特養路工區，錫林浩特 026000；

3.錫林浩特邊防公路機械化養護隊，錫林浩特 026000；4.武漢理工大學硅酸鹽建筑材料

國家重點實驗室，武漢 430070)

摘要：以S308線舊路改造項目為依托，對AC-16C型抗車轍劑瀝青混合料的配合比設計與性能進行了研究，探討了摻抗車轍劑的混合料的施工工藝。結果表明，抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩定性，同時對瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

關鍵詞：抗車轍劑；舊路改造；應用研究

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.04.012

Abstract:Based on S308 line old road reconstruction project, this paper studied the design method and performance of AC-16C asphalt mixture containing anti-rutting agent, and discussed the construction technology. Results indicated that anti-rutting agent could significantly improve the high temperature stability, and it also showed some positive effect on crack resistance and moisture resistance. The construction method of asphalt mixture containing anti-rutting agent was simple.

收稿日期：2015-06-01.

作者簡介：孫海山(1966- )，工程師.E-mail:13604794878@136.com

Application of Anti-rutting Agent in Old Road Reconstruction Project

of S308 Line

SUNHai-shan1,ZHAOJian-ling2,ZHANGQing-hai3,WULing4

(1.Xilingol League Shangdouyingaole County Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;

2.Xilinhot City Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;3.Xilinhot Border Road Mechanization

of Maintenance Teams, Xilinhot 026000,China;4.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,

Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China)

Key words:anti-rutting agent;old road reconstruction;application research

S308線改造工程上都至哈畢日嘎段為一級單幅公路，全長40 km，目前已進入維修改造階段，為保證維修工程施工質量，延長路面使用壽命，特依托該項目開展抗車轍劑在高海拔地區舊路改造工程中的應用研究。

項目所在地屬中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為1.5 ℃，一月份平均氣溫-18.3 ℃，七月份平均氣溫18.7 ℃，極端最高溫度35.9 ℃，極端最低氣溫-36.6 ℃；全年降雨量為365.1 mm，絕大部分集中在7、8、9月份；全年無霜期104 d，冰雪期180 d，海拔高度1 200～1 300 m。該路段是錫林郭勒盟煤炭、蔬菜等經濟資源外運的主要通道，故要求瀝青混凝土路面具有較高的抗車轍能力和良好的水穩定性。針對項目所處地區重載交通和降雨集中的特點，該研究擬通過向瀝青混合料中摻加抗車轍劑來改善該段路面的高溫抗車轍能力，并對其施工工藝進行研究。該路段瀝青面層設計厚度為5 cm ，采用AC-16C瀝青混合料進行鋪筑。

1原材料性能

項目采用瀝青為中油遼河石化公司生產的90號A級重交通道路石油瀝青；粗、細集料均采用河北萬全碎石場生產的玄武巖碎石；填料采用正藍旗石灰巖磨制石粉；抗車轍劑為北京中交路通科技發展有限公司生產的RPS3000橡塑類抗車轍劑。抗車轍劑主要成分為高分子聚合物，呈均勻顆粒狀，可在瀝青混合料拌和過程中快速、均勻熔融分散。研究表明其通過增粘、加筋、填充、彈性恢復等多重作用來大幅提高混合料的高溫穩定性，并對水穩定性和低溫抗裂性也有一定的改善。原材料主要性能指標如表1～表5所示。

表1　90號道路石油瀝青主要性能

表2　粗集料主要性能指標

表3　細集料主要性能指標

表4　石灰巖礦粉主要性能指標

表5　抗車轍劑主要性能指標

2配合比設計與混合料性能評價

2.1　摻抗車轍劑的AC-16C配合比設計

摻抗車轍劑的混合料配合比設計采用JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》中熱拌瀝青混合料設計方法進行。各檔玄武巖集料(9.5~19 mm、4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、0~2.36 mm)摻量分別為30%、25%、14%、26%；石灰石礦粉的摻量為5%。合成級配曲線如圖1所示。

2.2　最佳油石比優選

根據合成級配中各檔原材料摻配比例進行試驗備料，抗車轍劑摻量為混合料質量的0.4%，采用4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%五個初試油石比進行馬歇爾試驗，確定瀝青混合料的最佳油石比，具體試驗結果見表6所示。

表6　AC-16C馬歇爾試驗結果

根據表6，擊實密度最大值對應的油石比a1為5.30%；穩定度最大值對應的油石比a2為4.95%；目標空隙率為4.5%時所對應的油石比a3為5.20%；瀝青飽和度范圍的中值對應的油石比a4為5.00%，因此OAC1為

OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=5.11%

各項指標均滿足要求的油石比范圍為：4.60%～5.40%。因此OAC2為

OAC2=(OACmin+OACmax)/2=5.00%

計算得最佳油石比

OAC=(OAC1+OAC2)=5.06%

取整得5.1%。即摻抗車轍劑的AC-16C混合料最佳油石比為5.1%。采用相同配合比進行不摻抗車轍劑的AC-16C混合料的馬歇爾試驗，確定最佳油石比為5.0%。

2.3　混合料性能驗證

在最佳油石比條件下進行摻抗車轍劑混合料和不摻抗車轍劑混合料的馬歇爾試驗、車轍試驗、水穩定性試驗、低溫彎曲試驗等，并對比兩者性能。具體試驗結果如表7所示。

表7　AC-16C 混合料性能驗證試驗結果

從表7試驗結果可以看出，摻0.4%抗車轍劑后，混合料車轍動穩定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低溫彎拉應變也由2 524提高到2 962，提高約17%；浸水殘留穩定度、凍融劈裂強度比均有所提高。因此抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩定性，同時對瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

3摻抗車轍劑的混合料施工技術

摻抗車轍劑的瀝青混合料在生產、運輸、攤鋪、壓實、開放交通等方面與普通瀝青混合料基本相同，但在拌和時間、施工溫度、壓實工藝方面需要更加嚴格的控制，該項目采用如下工藝進行控制。

3.1　摻抗車轍劑的混合料拌制工藝

1)抗車轍劑的添加工藝：項目采用FM-5000型自動顆粒投料機自動投料。骨料進拌和鍋時，投料機按使用比例同時投入抗車轍劑，自動計量，自動投料；延時10 s投料瀝青和礦粉，保證添加劑與骨料有不少于10 s的干拌時間。

2)濕拌時間：亦即瀝青加入拌鍋后的拌和時間，摻抗車轍劑瀝青混合料濕拌時間為以瀝青能均勻裹覆礦料為度，雙臥軸式拌和設備濕拌時間不少于35 s，該項目中瀝青投料完成后的拌和時間為40 s。

3)拌和溫度：項目采用日工3000型拌和站，骨料加熱溫度為185 ℃，普通瀝青加熱溫度為160 ℃，經拌和站現場實測混合料出料溫度在165～175 ℃之間，混合料光澤度均勻、瀝青膜裹附飽滿。

3.2　摻抗車轍劑的混合料攤鋪與壓實工藝

1)混合料的運輸：采用15臺自卸汽車進行混合料運輸，運料車四周擋板采用厚棉被覆蓋保溫，頂部再用雙層加厚帆布，能完全覆蓋整個車廂頂部并包裹住箱體1/3的高度。

2)混合料的攤鋪：采用兩臺ABG8620攤鋪機梯隊攤鋪，兩臺攤鋪機中間搭接15～30 cm，正常攤鋪時前后間距不超過3 m。

3)混合料的壓實：初壓采用1臺12 t戴納派克壓路機進行，初壓1遍，方式為：前進靜壓，后退振壓；復壓采用2臺12 t戴納派克壓路機進行，復壓3遍，方式為：振動壓實，后面配一臺30 t徐工輪胎壓路機緊跟搓揉碾壓；終壓采用一臺11 t寶馬格壓路機靜壓收光。

4)摻抗車轍劑的混合料施工溫度控制如表8所示。

表8　摻抗車轍劑的混合料施工溫度控制　/℃

3.3　施工質量檢測

在S308線改造工程中總計約3.5 km采用摻抗車轍劑的混合料進行鋪筑，生產混合料約3 800 t。經現場取芯檢測，所有芯樣單點壓實度均大于98%，空隙率在4.5%～6.8%之間；滲水試驗除個別點在100 mL/min以內，其余測點基本不滲水；手工鋪砂法檢測路面構造深度在0.6～0.7 mm；八輪儀檢測路面平整度代表值為0.8，各項檢測指標均滿足公路瀝青路面施工技術規范要求。

4結論

a.0.4%抗車轍劑后，混合料車轍動穩定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低溫彎拉應變也由2 524提高到2 962，提高約17%；浸水殘留穩定度、凍融劈裂強度比均有所提高。因此抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩定性，同時對瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

b.摻抗車轍劑的瀝青混合料的施工溫度較普通瀝青混合料高，存在碾壓溫度敏感區，振動壓實階段應盡量控制在120 ℃以上，以保證壓實效果和路面質量。同時為了使抗車轍劑能充分地熔融和分散在混合料中，需延長骨料的干拌時間10～15 s，濕拌時間不少于40 s。抗車轍劑使用方法簡單，無需增加施工工序，對于造價較低的舊路改造工程具有較高的性價比。

參考文獻

[1]JTG F 40—2004 公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG E 20—2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]JT/T 860.1—2013 瀝青混合料改性添加劑 第1部分：抗車轍劑[S].北京:人民交通出版社，2013.