抗車轍瀝青混合料在道路養護工程的應用

王 軍

(北京國道通公路設計研究院股份有限公司，北京 100073)

目前，隨著交通數量的快速增長、大型重荷載車輛的運營的出現，許多新建道路在運營后不久后，車轍、擁包等病害就很快的呈現出來，嚴重影響道路的安全使用和服務水平，影響道路安全運營，是目前需要迫切解決的問題。

抗車轍劑性能優良，效果明顯，可以顯著提高瀝青混合料的抗車轍能力，抗水損壞性能及低溫抗裂性能也能在一定程度上改善，成為目前廣泛采用的預防路面車轍的方式之一。

1 瀝青路面車轍成因及對策

工程研究及實踐表明，瀝青的中面層是車轍影響最大的位置，這是由于瀝青面層以下4～10 cm深度范圍內的收到的剪應力最大，受荷載的反復剪切作用次數最多，因此是最容易產生車轍的部位。

瀝青路面結構層的抗車轍性能的影響因素主要有以下幾個方面。

(1)集料性質。

(2)瀝青混合料內部骨料的級配。

(3)瀝青膠結料種類及用量。

2 瀝青路面車轍的有效防治措施—抗車轍劑

提高道路瀝青路面的抗車轍性能，一般從礦料級配范圍的多方面調整、瀝青結合料的多方面優選、用適宜的外摻劑優化瀝青混合料的材料配合比設計三方面進行考慮。

工程實驗證明，使用抗車轍添加劑的方式是最好的，比其他的方式如調整級配等方式有一定的優勢。

3 抗車轍瀝青混合料性能特點分析

近幾年來，在道路維修養護中，通過摻加抗車轍劑的方式，主要典型有SBS改性劑、巖瀝青(RA)改性劑以及PR改性劑這幾種形式。

3.1 SBS改性劑特點

SBS改性劑主要優點如下。

(1)耐高溫、抗低溫的能力；

(2)有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好；

但SBS改性劑具有受施工條件影響較大，后期工程使用效果離散性較大的缺點。

3.2 巖瀝青(RA)改性劑特點

巖瀝青(RA)抗車轍劑能夠改善瀝青混合料的抗車轍能力，主要表現在以下方面：

(1)改善瀝青表面性能。巖瀝青(RA)抗車轍劑的主要成分為天然巖瀝青和樹脂類聚合物，使其瀝青的粘滯性和粘附力得到提高，從而增強其穩定性。此外，瀝青質和膠質之間有很強的吸引能力，使得瀝青分子能夠形成膠團結構，增強之間吸附性，從而提高瀝青混合料的抗車轍能力。

(2)結構網狀，加強約束。

3.3 PR改性劑特點

PR抗車轍劑的作用機理主要歸結為：

(1)瀝青混合料中的機械嵌擠機械嵌擠作用。

(2)加筋作用。

(3)膠結作用。

以上三大作用提高瀝青混合料的路用性能。

缺點：PR改性劑雖其高溫穩定性較好，但材料質量不穩定，影響工程質量。

4 摻加不同抗車轍劑的瀝青混合料主要性能指標分析

在道路養護路面結構設計中，有針對性的進行抗車轍設計非常必要。因此，瀝青混合料的重點指標是其動穩定度以及水穩性能。

4.1 高溫抗車轍性能

道路瀝青及瀝青混合料都是黏彈性材料，車輪荷載的作用，在高溫條件下，瀝青路面很容易造成的永久變形，從而形成車轍，影響行車安全、舒適性和路面壽命。

在標準條件下(60 ℃及壓強0.7 MPa)及特殊條件下(70 ℃及壓強1.0 MPa)的動穩定度時，對瀝青混合料摻加不同類型抗車轍劑后的動穩定度如圖1所示。

圖1 各種材料在(60 ℃及壓強0.7 MPa)動穩定度對比表

可以看出，抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍性能有明顯改善，大大地提高了抗車轍能力。

在摻加相同劑量的抗車轍劑以及實驗室標準條件下(60 ℃及壓強0.7 MPa)進行分析得出，摻加巖瀝青(RA)改性劑的瀝青混合料的動穩定度遠大于其他幾種混合料，性能最為優異般。表明巖瀝青(RA)改性劑對改善瀝青混合料的高溫穩定性能具有效果顯著。

根據圖2數據可以看出：動穩定度：RA改性>PR改性>SBS改性>70#普通瀝青。

圖2 各種材料在(70 ℃及壓強1.0 MPa)動穩定度對比表

5 抗車轍劑在道路大修工程中的應用

5.1 工程概況與背景

某高速公路為南北向，主路兩側均修建有輔路，供地方車輛通行使用，兩側輔路按城市道路標準修建。

本路于2001年建成通車至今已使用13年，對當地的經濟建設發展和路網規劃的實施，起到巨大的推動作用，由于通行便利、交通設施完善，也吸引了大量地方和過境車輛選擇輔路通過，交通量巨大，路面車轍、輕微龜裂、橫縫現象突出，路面破損明顯。

5.2 主要病害形式

根據全線現場調查，總體上主路路面整體較差，路面破損較為嚴重。以燈控路口以及公交道車轍病害為主要特征，車轍明顯，高達85 mm，屬于嚴重車轍，同時，局部伴有網裂與碎裂。

5.3 車轍病害原因分析

公交車道重型荷載作用。由于公交車輛較多，路面在公交車輛重型荷載的反復揉搓作用下，路面破損嚴重，車轍明顯。

路面整體代表彎沉值為47.5 mm(1/100)，公交道為80～88 mm，根據結構強度評價標準，公交道強度嚴重不足，如圖3所示。

圖3 路口及公交車站車轍處芯樣

5.4 抗車轍路面結構設計方案

在分析現況交通量、車型組成、道路等級、設計年限等因素基礎上，結合現況道路承載力、現況路面破損等情況綜合確定，對車轍病害嚴重的路口、公交車道范圍進行有針對性的抗車轍處理；此外，由于項目位于中心城區，不能進行斷路施工，因此需考慮方案的可實施性，主要設計思路如下。

(1)對車轍病害路段進行銑刨處理，同時新鋪瀝青，采用摻加抗車轍劑的瀝青混凝土進行抗車轍處理；

(2)路口及公交車道車轍病害嚴重，基礎強度不足。中面層為車轍的主要產生區域，因此，對其采用改性抗車轍瀝青混凝土進行車轍的防治。

表1 抗車轍瀝青混凝土KAC路面材料指標

從瀝青混合料的材料參數看，采用抗車轍劑后的瀝青混合料KAC-20具有非常大的性能優勢，作為本次實施方案的中面層材料。根據材料的性能、試驗段數據以及后期的實際實施的效果來看，本次針對京開輔路路口及公交車道車轍處理設計方案較為合理，取得了良好的工程效果。