PR瀝青混合料在重交通路面施工中的應(yīng)用

張 海 濤

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

瀝青路面車轍是一個(gè)難以解決的世界性難題。我省(山西)煤炭運(yùn)輸除鐵路外主要靠公路運(yùn)輸，運(yùn)煤車的超限超載嚴(yán)重破壞公路、橋梁設(shè)施，出現(xiàn)的路面病害嚴(yán)重的影響道路通行質(zhì)量。在出現(xiàn)的瀝青路面病害中，車轍是一種最為常見、對(duì)道路損壞也最為嚴(yán)重的病害之一。其中，一些路段在通車一年后出現(xiàn)車轍的深度可達(dá)10 mm～50 mm，在彎道、上坡段甚至超過100 mm，嚴(yán)重的影響行車舒適度和安全度。我省的交通運(yùn)輸發(fā)展受到車轍病害的嚴(yán)重困擾。

為增強(qiáng)瀝青路面的抗車轍性能，通常從瀝青材料改性、級(jí)配調(diào)整、瀝青混合料設(shè)計(jì)方法等三個(gè)方面采取技術(shù)措施，如采用SBS改性瀝青、C型級(jí)配、SMA路面、摻加天然瀝青(TLA和巖瀝青)等，這些都是不同程度的提高了瀝青路面的抗車轍性能。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)高速公路路面的承載性能提出了越來越高的要求，重載車輛的增多對(duì)路面的抗車轍性能要求更高。

對(duì)瀝青進(jìn)行改性有助于實(shí)現(xiàn)新的交通發(fā)展要求提出的瀝青混合料性能提高，PR改性瀝青混合料是有效途徑之一。PR PLAST S(簡(jiǎn)稱PR)抗車轍劑可通過對(duì)瀝青進(jìn)行改性，同時(shí)兼?zhèn)淅w維增強(qiáng)作用和一定的骨架填充作用，能顯著增強(qiáng)高速公路瀝青路面的抗車轍性能。PR抗車轍劑在西歐等國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，在我國(guó)一些省市也進(jìn)行了應(yīng)用，效果顯著，具有極大的推廣和應(yīng)用前景。

1 概述

PR重交通抗車轍路面技術(shù)是一種成熟、可靠的技術(shù)，由法國(guó)路面材料公司和法國(guó)中央路橋?qū)嶒?yàn)室開發(fā)出來后，得到了極大的重視和關(guān)注，至今已在全球三十多個(gè)國(guó)家得到應(yīng)用。

PR抗車轍劑(如圖1所示)屬于瀝青進(jìn)行改性的一種，屬于直接拌合型改性劑，將瀝青改性和瀝青混合料的拌合融為一體，無需專用大型設(shè)備，能顯著降低能耗和成本，且不存在SBS改性瀝青的存儲(chǔ)離析問題，性能穩(wěn)定，其抗車轍性能高、穩(wěn)定而耐久。

PR瀝青混合料通過在混合料拌和過程中，添加一定量的PR PLAST S添加劑，使混合料性能改善與提高，適用于超載重載、高溫地區(qū)道路和山區(qū)道路，一般用于瀝青路面的中、上面層使用。研究表明，PR瀝青混合料能提高集料與瀝青粘附性，使得混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性顯著提升，適用于所有基質(zhì)瀝青和改性瀝青，添加工藝簡(jiǎn)便，摻量靈活，可根據(jù)項(xiàng)目要求適量調(diào)整。

2 PR抗車轍劑的作用機(jī)理

在PR瀝青混合料中，確?；旌狭下酚眯阅艿年P(guān)鍵在于PR抗車轍劑。在混合料高溫均勻拌和作用下，實(shí)現(xiàn)PR抗車轍劑、礦料及瀝青的共同作用，使瀝青的膠結(jié)效果得到增強(qiáng)，有效提高混合料的加筋及嵌擠效果，混合料間的粘結(jié)更加緊密，可顯著提升混合料的路用性能(如圖2所示)。

1)膠結(jié)效果?？管囖H劑經(jīng)過與礦料的干拌及與熱瀝青的濕拌，三者之間拌和均勻后，與之相伴隨的是抗車轍劑的軟化過程，部分抗車轍劑顆粒與熱瀝青實(shí)現(xiàn)膠溶反應(yīng)，在增強(qiáng)了瀝青與礦料粘附力的同時(shí)，還吸收了瀝青中部分輕質(zhì)油，將瀝青的溫度敏感性顯著降低。

2)加筋效果。在抗車轍劑中，含有部分塑料纖維成分，混合料冷卻后在顆粒間形成了一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有極強(qiáng)的加筋效果，顯著加強(qiáng)混合料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3)嵌擠效果。在混合料鋪攤碾壓施工中，混合料的高溫作用使得部分抗車轍劑微粒軟化后，實(shí)現(xiàn)了粗集料空隙的有效填充，有效降低路面孔隙率，混合料顆粒間的作用力增強(qiáng)，顯著提升行車荷載的承受能力。

與SBS改性瀝青混合料相比，PR瀝青混合料的路用性能指標(biāo)顯著提高。在我國(guó)開展的研究表明：在馬歇爾穩(wěn)定度對(duì)比上，PR瀝青混合料比SBS改性瀝青混合料提高了20%，抗車轍性能至少高出30%，具有顯著的高溫穩(wěn)定性；在動(dòng)穩(wěn)定度的對(duì)比上，PR瀝青混合料一般是7 000 次/mm以上，SBS改性瀝青混合料一般是4 000 次/mm左右；在殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比上進(jìn)行比較，PR瀝青混合料一般達(dá)到95%以上，比SBS改性瀝青混合料提高了20%左右，表現(xiàn)為水穩(wěn)性的極大改善。從混合料的全壽命周期來看，PR瀝青混合料具有更高的性價(jià)比。

3 PR瀝青混合料施工要點(diǎn)

PR瀝青混合料的施工工藝規(guī)范中改性瀝青混合料的施工方法基本相同，關(guān)鍵在于做好施工中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，以充分發(fā)揮PR抗車轍劑的改性效果。本文以某新建重交通高速公路施工中采用的PR瀝青混合料為例，介紹其施工工藝。

在PR瀝青混合料施工中，要求施工時(shí)的氣溫須大于10 ℃，路表溫度不低于5 ℃，還應(yīng)避免大風(fēng)天氣施工，層間粘結(jié)應(yīng)使用乳化瀝青。

3.1 原材料質(zhì)量

PR添加劑，呈黑色、固體、顆粒狀，95%以上含量為纖維聚合物，5%以下為填充物。常溫下可長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存不變質(zhì)。

瀝青，無需考慮PR添加劑與瀝青的相容性，可隨意選用瀝青，無特殊要求，滿足當(dāng)?shù)貧夂?、交通條件以及公路等級(jí)的道路石油瀝青即可，不會(huì)影響改性效果。

集料，滿足規(guī)范要求的常見石料。

3.2 混合料設(shè)計(jì)

PR瀝青混合料無需單獨(dú)做配合比設(shè)計(jì)，按不加添加劑的要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)后，直接加入添加劑即可。一般是將確定的油石比增加0.2%作為添加PR添加劑后的油石比。

3.3 混合料拌和

該工序的關(guān)鍵在于拌和時(shí)間的控制。在混合料拌和時(shí)，礦料預(yù)先加熱到180 ℃～185 ℃，再將熱礦料與PR抗車轍劑同步倒入拌鍋先進(jìn)行干拌，干拌時(shí)間控制為15 s～20 s，再噴入瀝青繼續(xù)濕拌，濕拌時(shí)間控制為20 s～25 s。要求每盤生產(chǎn)時(shí)間控制在50 s～55 s，要求混合料中的瀝青裹覆均勻，以不出現(xiàn)花白料為宜。

在添加礦料與PR抗車轍劑時(shí)，應(yīng)采用人工或機(jī)械盡量同步直接投入拌鍋中，以確保其充分的拌和時(shí)間。

添加劑摻量可根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需要選擇摻量。一般添加量為瀝青混合料的0.3%～0.5%。對(duì)于交通量大、重型車輛多的特殊路段可摻0.6%。

3.4 溫度控制

PR瀝青混合料的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法、步驟與馬歇爾試驗(yàn)方法相同，但在拌和溫度和時(shí)間上按照表1嚴(yán)格控制。

3.5 攤鋪碾壓

混合料運(yùn)輸按改性瀝青混合料要求進(jìn)行，采取車廂覆蓋措施，要求運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的混合料溫度不低于165 ℃。

施工過程中要求碾壓緊跟攤鋪(如圖3所示)，確?；旌狭显谳^高溫度下進(jìn)行施工，保證壓實(shí)度滿足質(zhì)量要求。

為確保壓實(shí)度，壓路機(jī)應(yīng)緊隨鋪攤機(jī)，以確保路面在盡可能高的溫度下碾壓成型(如圖4所示)。要求初壓時(shí)的混合料溫度不低于150 ℃。從混合料攤鋪至終壓結(jié)束，要求時(shí)間控制在20 min～30 min，禁止過度碾壓。

表1 PR瀝青混合料拌和溫度

要求路面壓實(shí)度達(dá)到98%以上，鉆芯試件空隙率不高于7%。

4 結(jié)語

在我國(guó)，為增強(qiáng)路面的抗車轍性能，高速公路施工中普遍應(yīng)用SBS改性瀝青。與SBS改性瀝青相比，PR瀝青混合料施工工藝簡(jiǎn)單，不影響配合比設(shè)計(jì)，無需增加任何設(shè)備，無需加熱進(jìn)行瀝青改性，將改性過程中對(duì)瀝青性能的影響降低，無需進(jìn)行改性瀝青的儲(chǔ)存，這些都對(duì)延長(zhǎng)瀝青的使用壽命是極為有利的。鋪攤后的瀝青面層抗車轍性能不低于改性瀝青SMA路面，且成本與SBS改性瀝青基本持平。

PR瀝青混合料的抗車轍性能顯著，采用了復(fù)合改性和低速剪切分散兩大新興技術(shù)，是一種性能價(jià)格比很高的新材料。工程實(shí)踐表明，許多重載交通量大、車轍病害嚴(yán)重的路段，采用該技術(shù)進(jìn)行路面修復(fù)，修復(fù)后的路面穩(wěn)定性顯著提高，有效遏制了路面車轍及其導(dǎo)致的其他病害，使得路面性能得到改善和提高。

在我國(guó)高速公路路面新建或大中修中使用該技術(shù)，對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用，有助于解決瀝青路面長(zhǎng)期受車轍病害困擾的問題，使得瀝青路面耐久性顯著提高，路面養(yǎng)護(hù)周期顯著延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

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