改善瀝青路面使用性能的探索

田 峻 巍

(山西路橋集團(tuán)長(zhǎng)臨高速公路有限公司，山西 臨汾 041000)

0 引言

CL高速根據(jù)《工可報(bào)告》交通量調(diào)查等資料、長(zhǎng)邯高速匯總的超載情況以及晉煤外運(yùn)的交通流向特點(diǎn)，本項(xiàng)目分上下幅進(jìn)行設(shè)計(jì)，特重交通方向，對(duì)大貨車(chē)和拖掛車(chē)均按70%的車(chē)輛超載50%進(jìn)行計(jì)算，重型交通方向，對(duì)大貨車(chē)和拖掛車(chē)均按45%的車(chē)輛空載，55%的車(chē)輛滿(mǎn)載但不超載進(jìn)行計(jì)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(chē)輛較多，結(jié)合山西省對(duì)改性瀝青的推廣使用情況及總體指導(dǎo)意見(jiàn)本設(shè)計(jì)對(duì)路面上中面層采用SBS改性瀝青，同時(shí)結(jié)合工地實(shí)際情況本文按基質(zhì)瀝青加抗車(chē)轍劑0.4%摻量做試驗(yàn)段，并取得了良好的質(zhì)量效果和經(jīng)濟(jì)效益。

車(chē)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(jīng)受荷載作用時(shí)自身抗剪能力不足引發(fā)的流動(dòng)變形而形成。CL高速公路作為國(guó)高網(wǎng)青蘭高速G22在山西境內(nèi)最為重要的一段，重載車(chē)輛多、軸載大是其最顯著特點(diǎn)，因此有必要對(duì)可能出現(xiàn)較嚴(yán)重車(chē)轍病害的路段采取提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性的技術(shù)措施，保證路面的長(zhǎng)期耐久性。在普通瀝青混合料添加一定劑量的抗車(chē)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(chē)轍性能，確保通車(chē)后路面具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性。

1 路面車(chē)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(shí)度都達(dá)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(jié)構(gòu)將被二次壓實(shí)，改變?cè)瓉?lái)的結(jié)構(gòu)形式，并形成渠道交通降低路面的使用性能。

為進(jìn)一步提高路面使用性能，行業(yè)相關(guān)技術(shù)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(dòng)變形，從而減少路面車(chē)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(dāng)增大粉膠比，合理調(diào)整級(jí)配，使級(jí)配曲線(xiàn)符合“S”形，使混合料形成一定的骨架的同時(shí)，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(chē)轍劑，主要使用抗車(chē)轍劑防止瀝青路面產(chǎn)生車(chē)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(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)與骨料機(jī)械混和將其直接添加于瀝青拌合罐中?？管?chē)轍劑在高溫的作用下部分融化在骨料表面，骨料的粘結(jié)性能被預(yù)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(chē)轍劑在拌和溫度下持續(xù)溶解，有效提高瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、增加粘度、降低溫度敏感性。

2 實(shí)際應(yīng)用中抗車(chē)轍劑對(duì)瀝青混凝土性能的影響

抗車(chē)轍劑對(duì)瀝青混凝土性能的影響，通過(guò)CL高速LM7設(shè)計(jì)的AC-20瀝青混凝土使用情況試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說(shuō)明。

2.1 各項(xiàng)基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況

1)礦料。

符合《公路工程集料試驗(yàn)工程》的玄武巖檢測(cè)指標(biāo)滿(mǎn)足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果如表1所示，AC-20礦料的級(jí)配表如表2所示，級(jí)配曲線(xiàn)如圖1所示。

表1 集料檢測(cè)結(jié)果匯總表

表2 AC-20礦料的級(jí)配表

2)抗車(chē)轍劑。

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

3)基質(zhì)瀝青。

A-70瀝青試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

4)改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果

2.2 成果試驗(yàn)數(shù)據(jù)情況對(duì)比分析

1)基質(zhì)瀝青混凝土和添加SBS及添加抗車(chē)轍劑后性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比情況，見(jiàn)表5。

表5 基質(zhì)瀝青混凝土添加SBS和添加抗車(chē)轍劑后性能對(duì)比

2)從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出JTJ-130抗車(chē)轍劑的動(dòng)穩(wěn)定度比基質(zhì)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(qiáng)度比相差不大，但是抗車(chē)轍劑混合料的強(qiáng)度分別比基質(zhì)和改性瀝青的強(qiáng)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(chǎn)生的裂縫、車(chē)轍、坑槽等病害。

3)經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，添加抗車(chē)轍劑對(duì)瀝青混凝土性能的影響在如下方面：a.經(jīng)高溫作用，抗車(chē)轍劑產(chǎn)生軟化，經(jīng)碾壓熱成型，改良了集料級(jí)配，加強(qiáng)了混合料之間的相互嵌擠作用力,使混合料級(jí)配更加合理、密實(shí),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(chē)轍劑改變了瀝青混合料的一些物理指標(biāo)，增加了瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，改善了瀝青與礦料的粘附性，另外抗車(chē)轍劑經(jīng)外力作用，拉絲成塑料纖維狀，加強(qiáng)了混合料的抗裂能力；c.抗車(chē)轍劑在高溫環(huán)境下塑性彈性恢復(fù)能力,提高了瀝青路面在后期使用過(guò)程中荷載作用下的永久變形及車(chē)轍病害。

4)抗車(chē)撤劑可以普遍性使用。試驗(yàn)中分別對(duì)AC-13，AC-16，AC-20進(jìn)行了對(duì)比分析，均取得了良好的試驗(yàn)效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 抗車(chē)轍劑對(duì)不同類(lèi)型瀝青混凝土性能的影響

3 與一般瀝青混合料相比抗車(chē)轍劑的優(yōu)點(diǎn)

1)除了抗車(chē)轍劑瀝青混合料的拌和時(shí)間適當(dāng)延長(zhǎng)之外，所有的施工過(guò)程與常規(guī)方法沒(méi)有任何不同。

2)成品混合料的質(zhì)量檢測(cè)控制和儲(chǔ)存運(yùn)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(chē)轍劑瀝青混合料，且抗車(chē)轍劑的瀝青混合料只需在生產(chǎn)過(guò)程中待集料加熱至170 ℃～180 ℃時(shí)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(shè)備，且加工工藝相對(duì)較為復(fù)雜，包括：投料、溶脹、剪切、發(fā)育等環(huán)節(jié)，過(guò)程質(zhì)量控制難度較大。且在存儲(chǔ)或運(yùn)輸過(guò)程中容易產(chǎn)生離析、分離現(xiàn)象，使其成本要高于抗車(chē)轍劑的瀝青混合料。

4)根據(jù)表5和表6的試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，抗車(chē)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(qiáng)度、動(dòng)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(chē)轍劑的瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，無(wú)論是拌和、運(yùn)輸還是初壓、復(fù)壓、終壓的施工工藝基本相同，無(wú)需添加任何施工工序,就可以獲得良好的效果。

4 抗車(chē)轍劑瀝青混合料經(jīng)濟(jì)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(shí)，抗車(chē)轍劑摻量一般為0.3%～0.5%，現(xiàn)采用0.4%的摻量進(jìn)行對(duì)比，抗車(chē)轍劑瀝青混合料造價(jià)為490元/t，不需要另外增加攪拌和施工設(shè)備，改性瀝青混合料的造價(jià)為530元/t，且增加一套改性瀝青生產(chǎn)裝置，現(xiàn)在市場(chǎng)上一套改性瀝青的加工設(shè)備大約23萬(wàn)元/套，很顯然無(wú)論生產(chǎn)工藝還是產(chǎn)品的性質(zhì)，抗車(chē)轍劑的瀝青混合料都具有良好的性?xún)r(jià)比。

5 結(jié)語(yǔ)

為了減少瀝青混凝土路面通車(chē)以后所產(chǎn)生的病害,本文提出摻抗車(chē)轍劑,瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度、浸水殘留穩(wěn)定度、馬歇爾強(qiáng)度等指標(biāo)都得到了一定程度的提高，從而有效的減少通車(chē)以后由于高溫、車(chē)輛持續(xù)荷載的作用下所產(chǎn)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(dá)到良好的社會(huì)效益。