改善瀝青路面使用性能的探索

田 峻 巍

(山西路橋集團長臨高速公路有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

CL高速根據《工可報告》交通量調查等資料、長邯高速匯總的超載情況以及晉煤外運的交通流向特點，本項目分上下幅進行設計，特重交通方向，對大貨車和拖掛車均按70%的車輛超載50%進行計算，重型交通方向，對大貨車和拖掛車均按45%的車輛空載，55%的車輛滿載但不超載進行計算。

按照瀝青路面氣候分區(qū)，本地區(qū)為1-3-2區(qū)，考慮到本公路重載車輛較多，結合山西省對改性瀝青的推廣使用情況及總體指導意見本設計對路面上中面層采用SBS改性瀝青，同時結合工地實際情況本文按基質瀝青加抗車轍劑0.4%摻量做試驗段，并取得了良好的質量效果和經濟效益。

車轍是目前我省高速公路瀝青路面最突出的病害之一，主要是由于瀝青混合料在高溫條件經受荷載作用時自身抗剪能力不足引發(fā)的流動變形而形成。CL高速公路作為國高網青蘭高速G22在山西境內最為重要的一段，重載車輛多、軸載大是其最顯著特點，因此有必要對可能出現較嚴重車轍病害的路段采取提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性的技術措施，保證路面的長期耐久性。在普通瀝青混合料添加一定劑量的抗車轍劑，獲得高模量改性瀝青混合料，大幅度改善和提高路面抗車轍性能，確保通車后路面具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性。

1 路面車轍形成理論分析

在日常施工中，瀝青路面作為一種柔性路面,壓實度都達不到100%，在高溫或交通荷載的連續(xù)作用下，瀝青混合料將發(fā)生塑性變形，最終骨架結構將被二次壓實，改變原來的結構形式，并形成渠道交通降低路面的使用性能。

為進一步提高路面使用性能，行業(yè)相關技術人員常用辦法是：

1)選擇高粘度瀝青，高粘度瀝青能有效防止瀝青混合料流動變形，從而減少路面車轍的形成和病害的減少；

2)使用具有棱角性的集料，增加礦粉用量，適當增大粉膠比，合理調整級配，使級配曲線符合“S”形，使混合料形成一定的骨架的同時，保證混合料有合理的空隙率，確保粗骨料之間有良好的粘合性，以便瀝青混合料具有良好的抗載荷變形能力；

3)在瀝青混合料中加入抗車轍劑，主要使用抗車轍劑防止瀝青路面產生車轍的的改性劑。由于其具有良好的高溫熔融性，因此在瀝青混合料生產過程中，可以通過與骨料機械混和將其直接添加于瀝青拌合罐中。抗車轍劑在高溫的作用下部分融化在骨料表面，骨料的粘結性能被預先改性，以改善骨料與瀝青的粘合性能，再將瀝青加入拌和好的混合物中，抗車轍劑在拌和溫度下持續(xù)溶解，有效提高瀝青混合料的動穩(wěn)定度、增加粘度、降低溫度敏感性。

2 實際應用中抗車轍劑對瀝青混凝土性能的影響

抗車轍劑對瀝青混凝土性能的影響，通過CL高速LM7設計的AC-20瀝青混凝土使用情況試驗數據進行分析說明。

2.1 各項基礎試驗數據情況

1)礦料。

符合《公路工程集料試驗工程》的玄武巖檢測指標滿足規(guī)范及設計要求，檢測結果如表1所示，AC-20礦料的級配表如表2所示，級配曲線如圖1所示。

表1 集料檢測結果匯總表

表2 AC-20礦料的級配表

2)抗車轍劑。

采用北京HD交通科技有限公司JTJ-130型抗車轍劑，其具體技術指標:粒徑不大于4 mm,軟化點130 ℃，密度1.0 g/cm3±0.1 g/cm3，摻加量為0.4%(重量比)，熔融指數不小于8 g/10 min。

3)基質瀝青。

A-70瀝青試驗檢測結果見表3。

4)改性瀝青試驗結果見表4。

表4 改性瀝青試驗結果

2.2 成果試驗數據情況對比分析

1)基質瀝青混凝土和添加SBS及添加抗車轍劑后性能試驗數據對比情況，見表5。

表5 基質瀝青混凝土添加SBS和添加抗車轍劑后性能對比

2)從試驗數據中得出JTJ-130抗車轍劑的動穩(wěn)定度比基質瀝青穩(wěn)定度提高252%，較之改性瀝青提高48%，雖然混合料的凍融強度比相差不大，但是抗車轍劑混合料的強度分別比基質和改性瀝青的強度提高了39%和15%，有效提高了瀝青混合料的水穩(wěn)定性能和高溫穩(wěn)定性能，減少瀝青路面后期使用產生的裂縫、車轍、坑槽等病害。

3)經試驗數據對比分析，添加抗車轍劑對瀝青混凝土性能的影響在如下方面：a.經高溫作用，抗車轍劑產生軟化，經碾壓熱成型，改良了集料級配，加強了混合料之間的相互嵌擠作用力,使混合料級配更加合理、密實,提高骨架效果，路面的防滲性能得到改善，瀝青混合料路面的承載能力也得到了提高；b.添加抗車轍劑改變了瀝青混合料的一些物理指標，增加了瀝青混合料的動穩(wěn)定度，改善了瀝青與礦料的粘附性，另外抗車轍劑經外力作用，拉絲成塑料纖維狀，加強了混合料的抗裂能力；c.抗車轍劑在高溫環(huán)境下塑性彈性恢復能力,提高了瀝青路面在后期使用過程中荷載作用下的永久變形及車轍病害。

4)抗車撤劑可以普遍性使用。試驗中分別對AC-13，AC-16，AC-20進行了對比分析，均取得了良好的試驗效果。試驗數據如表6所示。

表6 抗車轍劑對不同類型瀝青混凝土性能的影響

3 與一般瀝青混合料相比抗車轍劑的優(yōu)點

1)除了抗車轍劑瀝青混合料的拌和時間適當延長之外，所有的施工過程與常規(guī)方法沒有任何不同。

2)成品混合料的質量檢測控制和儲存運輸與一般混合料相同。

3)SBS改性瀝青混合料的瀝青含量略高于抗車轍劑瀝青混合料，且抗車轍劑的瀝青混合料只需在生產過程中待集料加熱至170 ℃～180 ℃時直接添加于拌和鍋中，而SBS改性瀝青需要一套完整的加工設備，且加工工藝相對較為復雜，包括：投料、溶脹、剪切、發(fā)育等環(huán)節(jié)，過程質量控制難度較大。且在存儲或運輸過程中容易產生離析、分離現象，使其成本要高于抗車轍劑的瀝青混合料。

4)根據表5和表6的試驗檢測數據對比，抗車轍劑瀝青混合料的油石比、馬歇爾穩(wěn)定度、浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強度、動穩(wěn)定度各方面的性能都優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

5)抗車轍劑的瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，無論是拌和、運輸還是初壓、復壓、終壓的施工工藝基本相同，無需添加任何施工工序,就可以獲得良好的效果。

4 抗車轍劑瀝青混合料經濟性分析

以AC-20瀝青混凝土路面上面層為例：瀝青含量為5.1%時，抗車轍劑摻量一般為0.3%～0.5%，現采用0.4%的摻量進行對比，抗車轍劑瀝青混合料造價為490元/t，不需要另外增加攪拌和施工設備，改性瀝青混合料的造價為530元/t，且增加一套改性瀝青生產裝置，現在市場上一套改性瀝青的加工設備大約23萬元/套，很顯然無論生產工藝還是產品的性質，抗車轍劑的瀝青混合料都具有良好的性價比。

5 結語

為了減少瀝青混凝土路面通車以后所產生的病害,本文提出摻抗車轍劑,瀝青混合料的動穩(wěn)定度、凍融劈裂強度、浸水殘留穩(wěn)定度、馬歇爾強度等指標都得到了一定程度的提高，從而有效的減少通車以后由于高溫、車輛持續(xù)荷載的作用下所產生的各種病害，提高道路行駛的舒適性、安全性和行駛壽命，從而達到良好的社會效益。