抗車轍劑在市政道路中的運(yùn)用分析

劉斌忠

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002)

1 概述

20世紀(jì)90年代我國(guó)路面車轍問(wèn)題不明顯，但是進(jìn)入21世紀(jì)水損害基本解決后，車轍又開始突出。特別是前些年，全國(guó)普遍出現(xiàn)持續(xù)高溫，無(wú)論南方或北方部分省份，包括省城太原在近幾年城市基礎(chǔ)建設(shè)過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)在一些道路大縱坡路段、交叉口路段、重載型車輛較多路段中的路面上，越來(lái)越多的車轍反射到路面上，其中有些路面已經(jīng)出現(xiàn)了較嚴(yán)重推移流動(dòng)和變形。瀝青混合料的推移、變形現(xiàn)象主要集中在中面層，少數(shù)流動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)在下面層。據(jù)理論分析，路面剪應(yīng)力主要分布在路面5 cm～8 cm范圍內(nèi)，其大小與輪載和路面縱坡、行車速度有關(guān)。

本文以太原市市政道路新建及改造工程為例，詳細(xì)介紹抗車轍劑在舊城區(qū)道路工程中的應(yīng)用。

2 適用條件

首先瀝青混合料抗車轍劑是指以預(yù)防瀝青路面車轍病害為主要應(yīng)用目的的瀝青改性劑，是在瀝青混合料拌合過(guò)程中直接添加的一種或多種纖維聚合物材料，經(jīng)過(guò)一定工藝合成的高分子聚合物，它通過(guò)集料表面增強(qiáng)、瀝青改性以及彈性恢復(fù)等多重作用提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性，是一種提高瀝青混凝土抗車轍性能的外摻改性劑(見圖1)。將其引入太原市舊城區(qū)道路路面結(jié)構(gòu)中，拓寬了城市舊城區(qū)道路改造的設(shè)計(jì)思路。太原市舊城區(qū)近幾年道路路面結(jié)構(gòu)改造面臨的問(wèn)題，主要存在以下幾方面特點(diǎn):

1)罕見的歷史高溫;2)超載重載的交通狀況愈演愈烈;3)太原東、西山地區(qū)由于天然的地理位置決定了大縱坡不可避免的出現(xiàn)，加劇了這些地區(qū)的道路車轍病害不斷出現(xiàn);4)瀝青用油量偏高，熱穩(wěn)定性差。瀝青混合料級(jí)配偏細(xì)，粗骨料處于懸浮狀態(tài)。

3 工作機(jī)理

針對(duì)以上太原市舊城區(qū)道路路面結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和近幾年對(duì)摻加抗車轍劑的道路做了實(shí)驗(yàn)及分析表明，摻加的抗車轍劑對(duì)路面的實(shí)際效果主要表現(xiàn)為以下幾種情況:

1)增稠作用。在瀝青混合料拌和時(shí)首先加入抗車轍劑，由于抗車轍劑是顆粒狀，所以可以與混合料進(jìn)行干拌，使其充分融化，部分熔融的成分在瀝青中以極為離散的狀態(tài)凝固，形成高強(qiáng)和穩(wěn)定的固化結(jié)構(gòu)，促使集料的粘結(jié)性提高了，對(duì)集料進(jìn)行了一定的預(yù)改性，而且這種結(jié)構(gòu)使瀝青路面具有較高的軟化點(diǎn)，能夠增強(qiáng)瀝青的粘稠度，降低瀝青對(duì)溫度的敏感性，這就是抗車轍劑帶來(lái)的嵌擠作用(見圖2)。

圖1 抗車轍劑

圖2 工作機(jī)理

2)粘連作用。瀝青混合料抗車轍劑的部分融化成分及少量未融的部分會(huì)裹附在石料表面，在石料與瀝青，石料與石料之間產(chǎn)生較大的粘結(jié)力，這樣，就會(huì)減輕路面剝落現(xiàn)象的發(fā)生，使得瀝青混合料具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這就是抗車轍劑帶來(lái)的膠結(jié)作用。

3)增韌作用。通過(guò)抗車轍劑融化后的成分部分與瀝青發(fā)生反應(yīng)，聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)具有相當(dāng)?shù)捻g度，使得抗車轍劑對(duì)瀝青混合料的韌性增強(qiáng)，這就是抗車轍劑帶來(lái)的加筋作用。

4 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)太原市區(qū)不同道路交通量情況，抗車轍劑摻量范圍為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%～0.5%，即每噸瀝青混合料中摻3 kg～5 kg;重載交通(設(shè)計(jì)交通量為100萬(wàn)輛～2000萬(wàn)輛)的路段，抗車轍劑摻量建議為0.5%，長(zhǎng)大坡度的路段(具體針對(duì)東山地區(qū)和西山地區(qū))按重載交通路段考慮;中等交通指設(shè)計(jì)交通量在3萬(wàn)輛～100萬(wàn)輛車次，抗車轍劑摻量建議為0.3%～0.5%;特殊路段可摻加0.6%以上。

5 施工工藝

市場(chǎng)上絕大多數(shù)的抗車轍劑形狀都呈現(xiàn)顆粒狀，因此在施工現(xiàn)場(chǎng)，抗車轍劑常常會(huì)在瀝青混合料拌合的過(guò)程中直接加入，施工方法簡(jiǎn)單方便，具體施工方法如下:

1)將礦料加熱到170℃～180℃時(shí)，將添加劑直接投入拌和鍋內(nèi)進(jìn)行干拌，攪拌時(shí)間適當(dāng)增加2 s～3 s。2)加入熱瀝青繼續(xù)攪拌，拌和時(shí)間可相對(duì)增加。3)成品混合料的質(zhì)量控制要求和儲(chǔ)存運(yùn)輸方法與常規(guī)的混合料相同。4)工程應(yīng)用實(shí)例。從2007年開始，太原市大力建設(shè)市政基礎(chǔ)設(shè)施，陸續(xù)對(duì)市區(qū)內(nèi)新建及改造道路的路面結(jié)構(gòu)中添加了抗車轍劑，具體典型工程包括:a.太原市南內(nèi)環(huán)街道路改造工程(2007年)。太原市南內(nèi)環(huán)街改造工程項(xiàng)目為一條城市主干路的拓寬改造項(xiàng)目，在公交?？空炯奥房诩t綠燈等候區(qū)等車轍容易產(chǎn)生的區(qū)域進(jìn)行改造。中面層AC-20摻加3‰的抗車轍劑。b.太原市迎澤西大街道路改造工程(2008年)。迎澤西大街改造主線工程是太原市東西軸向一條標(biāo)志性城市主干路。道路路面結(jié)構(gòu)采用瀝青混凝土柔性路面。上、中面層均采用重交90號(hào)A級(jí)石油瀝青，在中面層6 cm AC-20瀝青混凝土中摻加4‰抗車轍劑，提高瀝青路面抗車轍能力，延長(zhǎng)道路使用壽命。c.太原市平陽(yáng)路道路改造工程(2009年)。平陽(yáng)路道路改造工程是太原市重點(diǎn)工程，全長(zhǎng)3.22 km，紅線寬度為50 m(見圖3～圖5)。

圖3 平陽(yáng)路改造前現(xiàn)狀照片

圖4 平陽(yáng)路改造中現(xiàn)狀照片

圖5 平陽(yáng)路改造后現(xiàn)狀照片

為了提高瀝青路面抗車轍能力，采用了在中面層6 cm(AC-20)瀝青混合料中摻加4‰抗車轍劑的方案。

從2009年開始至今，太原市還對(duì)市區(qū)內(nèi)長(zhǎng)風(fēng)西大街、南中環(huán)街、舊晉祠路、和平北路、五龍口街、三給街等新建及改造道路中都采用了抗車轍劑，目前運(yùn)行狀況良好。

6 結(jié)語(yǔ)

瀝青路面中的車轍已成為瀝青路面的主要危害，經(jīng)過(guò)近幾年的市政道路建設(shè)，太原市對(duì)新建及舊路改造中處理車轍問(wèn)題積累了很深刻的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)舊城區(qū)每條道路的不同條件，本著減少和緩解車轍的目的，首先必須真正意義上識(shí)別車轍的具體類型和嚴(yán)重程度，然后認(rèn)真分析產(chǎn)生車轍的種種原因，因地制宜，選擇最適合的方法和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定補(bǔ)救措施，大力運(yùn)用一些經(jīng)濟(jì)效益高、技術(shù)合理、性能可靠的路面新材料(比如瀝青混合料抗車轍劑)進(jìn)行具體的實(shí)踐，靈活的應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)。真正收到讓政府和居民都滿意的效果，使城市道路建設(shè)質(zhì)量全面提高，邁上新臺(tái)階。

［1］JTG D50-2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］柳 浩.抗車轍技術(shù)在北京路面工程中的應(yīng)用［J］.公路交通科技，2008(S1)：38-40.

［3］王文君.抗車轍劑改性瀝青混合料關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)及路用性能研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

［4］王淑穎.瀝青混合料抗車轍性能影響因素及評(píng)價(jià)指標(biāo)的研究［D］.北京：北京工業(yè)大學(xué)，2011.

［5］DB44/T 624-2009，瀝青混合料抗車轍劑［S］.