抗車轍劑在AC-20F瀝青混合料中的應用研究

張馳

（中鐵十八局集團第五工程有限公司天津300459）

隨著我國交通路網的不斷發展，交通流量日也漸增大，導致瀝青路面出現的病害越來越多。其中，車轍的病害最為嚴重。車轍不僅會降低路面強度，誘發各種病害，還會影響路面平整度，降低道路通行的舒適性。在雨雪天氣下，會影響行車穩定性，導致車輛失控，引發交通事故。在車轍病害的防治方面，國內外研究的主要集中在礦料級配的改善、瀝青膠結料性能的提高以及在混合料中摻加外加劑的方式等[1-3]。其中，在瀝青混合料中摻拌抗車轍劑，會顯著提高瀝青混合料的高溫穩定性，且不會降低其水穩定性和低溫性能，也不影響混合料最佳瀝青用量及馬歇爾穩定度。因此取得到了極大地推廣和應用[4,5]。

1 工程概況

昆明東南繞城高速公路建設項目起于昆曲高速中對龍立交，止于昆玉高速余家海立交，全長130 km。本合同段為路面工程LM2標，對于本項目AC-20F抗車轍瀝青混凝土中面層的施工，動穩定度（車轍）要求6000次/mm。對于這種高動穩定度要求的瀝青混合料，以往都是采用改性瀝青摻加抗車轍劑才能達到指標要求，而本項目采用70#A級道路石油瀝青施工，難度增大。因此，希望設計出混合料的生產配合比并探索出一套有效的施工方法，為后續施工提供技術支持，為其他類似工程提供參考。

2 生產配合比設計

2.1 礦料合成級配規定范圍

設計要求下的礦料合成級配規定范圍見表1。

表1 礦料合成級配參數范圍

2.2 選定最佳礦料級配

根據各礦料篩分結果及AC-20F設計級配范圍要求，通過計算機合成，確定各礦料的配合比例。選取3組不同粗細的礦料級配，它們分界篩孔4.75 mm的通過率分別為53.1%、50.2%、45.7%，處于中值附近，礦粉摻量均為4%左右。

其中，級配1的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=32%：12%：22%：30%：4%；

級配2的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=32%：15%：22%：27%：4%；

級配3的摻配比例為：2#：3#：4#：5#：礦粉=38%：15%：13%：30%：4%，

摻配結果見表2。

表2 礦料級配設計通過百分率（%）

2.3 確定最佳礦料級配

依據經驗最佳瀝青用量取4.0%，分別對三個不同礦料級配進行馬歇爾試驗，試驗結果見表3。

表3 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

對上表測試結果進行對比分析，3種級配中只有級配2和級配3穩定度≥8 kN符合，其中級配3空隙率和瀝青飽和度更接近目標值中值，且混合料馬氏密度最大，所以選定級配3為生產配合比設計級配。

2.4 確定最佳瀝青用量

以目標配合比中最佳瀝青用量4.1%為中值，以0.5%為間隔，取3.6%、4.1%、4.6%瀝青含量分別成型馬歇爾試件，測定各馬歇爾試件的毛體積相對密度、理論最大相對密度、空隙率（VV）、礦料間隙率（VMA）、瀝青飽和度（VFA）、穩定度、流值。具體試驗結果見表4。

表4 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

以瀝青含量為橫坐標、分別以馬歇爾試件毛體積密度、穩定度、空隙率(VV)、流值、礦料間隙率(VMA)和瀝青飽和度(VFA)為縱坐標繪制關系曲線，并求出最佳瀝青用量。

由圖4可知，該組曲線中毛體積密度曲線中未出現峰值，因此取空隙率中值所對應的瀝青含量a3=4.10 %為OAC1，即OAC1=4.10%，由圖4可知，OACmin=3.70 %，OACmax=4.30 %，則OAC2=(OACmin+OACmax)/2=(3.70+4.30)/2=4.00%，求得OAC=(OAC1+OAC2)/2=(4.10+4.00)/2=4.05%，因此，確定瀝青最佳用量為4.05%。

圖4 瀝青用量與各馬歇爾指標關系曲線圖

2.5 確定抗車轍劑摻量

抗車轍劑采用外摻法，以0.35%、0.40%兩種摻量成型試件做動穩定度（車轍）試驗，試驗結果見表5。

表5 動穩定度試驗結果

由表5可知，抗車轍劑摻量為0.35%時，動穩定度不滿足設計要求，當摻量提高到0.40%時，動穩定度滿足設計要求。

3 試驗段鋪筑

3.1 下承層為柔性瀝青層

AC-20F抗車轍劑瀝青混凝土配合比生產設計完成后，還需進行生產配合比驗證，即進行試驗段的試鋪。項目選擇YK31+384~YK32+000（616 m）段進行了下承層為柔性瀝青層的中面層試鋪。試驗段試鋪主要確定了AC-20F抗車轍劑中面層的機械組合方式、初壓、復壓、終壓等溫度參數，并通過現場取混合料成型車轍試件再次檢測了動穩定度，同時對壓實度、平整度、滲水等指標也進行了檢測。

試驗段攤鋪采用兩臺福格勒攤鋪機梯隊攤鋪，為減少混合料溫度損失，兩臺攤鋪機縱向距離不超過10m，橫向搭接寬度10-15 cm，行進速度控制在1.5 m/min左右。攤鋪后，應在溫度范圍時，立即在全寬范圍內進行碾壓。碾壓機械采用2臺膠輪壓路機和3臺雙鋼輪壓路機，第一次碾壓長度為30 m，各碾壓段設置分界標志，安排人員專門負責。碾壓遵循由低到高、先慢后快的原則，碾壓時后輪重疊1/2輪寬，碾壓組合方式和遍數遵循先穩壓、后輕壓、再重壓的原則。

表6 柔性瀝青下承層試驗段壓實方式

表7 普通瀝青混合料施工溫度

通過試驗段的試鋪發現機械組合滿足施工要求，碾壓過程也未發現推移、擁包等現象，說明碾壓工藝也是合適的。最后通過現場檢測，動穩定度、厚度、壓實度、平整度、滲水等指標也都滿足設計要求，說明試驗段的碾壓溫度等參數也可指導后續施工。

3.2 下承層為剛性水泥混凝土層

項目選擇YK25+803~YK25+071.4（大村大橋268.4 m）段進行了下承層為剛性混凝土層的中面層試鋪，施工工藝按照柔性瀝青下承層的工藝不變，并通過現場取混合料成型車轍試件再次檢測了動穩定度，同時對壓實度、平整度、滲水等指標也進行了檢測。但發現在和柔性瀝青下承層相同的施工溫度參數下，AC-20F瀝青混合料出現推移現象，且滲水指標不合格。

經研究判斷，當下承層為剛性混凝土下承層時，施工工藝與瀝青混凝土的柔性下承層可能有所不同。在橋面等有防水要求的混凝土上直接鋪筑中面層，防水層遇熱后會軟化，水泥混凝土和瀝青中面層之間的界面粘結力減弱，產生推移。將雙鋼輪壓路機作為初壓設備，因為雙鋼輪壓路機主要是上下振動，不規則的碎石通過振動擠壓棱角很容易刺破防水層，強振可能帶來了對防水層的破壞從而影響了橋面的防水效果，導致滲水系數過大。

通過以上分析，重新選擇YK28+241~YK28+938（回香村大橋697 m）作為水泥混凝土剛性下承層抗車轍劑中面層的試驗段，并對施工工藝做了調整，即將膠輪壓路機作為初壓設備，雙鋼輪壓路機進行復壓。并通過現場取混合料成型車轍試件再次檢測了動穩定度，同時對壓實度、平整度、滲水等指標也進行了檢測，這次所檢指標均滿足設計要求。

表8 剛性混凝土下承層試驗段壓實方式

4 結語

本文依托昆明東南繞城高速公路某合同段路面工程LM2標段工程，針對中面層為主的抗車轍區，通過摻加抗車轍劑來提高結構層的動穩定度，使得動穩定度（車轍）要求不小于6000次/mm。通過配合比試驗，完成了AC-20F抗車轍劑瀝青混合料的生產配合比設計，并成功鋪筑了柔性瀝青基下承層和剛性水泥混凝土下承層中面層的試驗段，總結了不同結構下承層施工AC-20F抗車轍劑瀝青混凝土的施工工藝，為后續本項目中面層大面積的施工提供更為詳細的技術參數作為參考以及類似路面工程項目提供借鑒。