PR抗車轍劑在G205天津段工程中的應(yīng)用研究

□文 /張亞鵬

近年來，由于公路載重車輛比例增加，尤其是車輛超載現(xiàn)象嚴(yán)重，使瀝青路面很容易產(chǎn)生車轍。車轍使路表產(chǎn)生過量的變形，影響路面的平整度，輪跡處瀝青混凝土層厚度減薄，從而削弱了面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，易于誘發(fā)各種事故，嚴(yán)重影響路面的使用壽命[1]。因此，預(yù)防和控制車轍成為人們普遍關(guān)心的課題之一[2～3]。這其中，針對(duì)改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的瀝青改性劑研究在近年成為熱點(diǎn)。

PR PLASTS(以下簡稱PR)是一種專用抗車轍添加劑，該產(chǎn)品為纖維聚合物，其中纖維聚合物成分＞95%，填充物成分＜5%，是一種改善瀝青混合料性能的添加劑，對(duì)改善高溫穩(wěn)定性，提高抗車轍能力有顯著的效果[4]。

PR抗車轍劑主要是通過加筋、改性和嵌擠作用，來實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料的改性，其原理就是在骨料的表面形成空腔狀微粒群，使骨料的粘性增強(qiáng)，骨料之間間隙被顆粒填充，瀝青的性能得到改善，從而使得瀝青混合料的綜合性能得到提高。

本文將結(jié)合G205國道天津段改造示范工程（K320+900～K336+200），研究并檢驗(yàn)PR抗車轍劑對(duì)瀝青混合料的實(shí)際路用效果。PR抗車轍劑應(yīng)用于4 cm細(xì)粒式改性瀝青混凝土表面層AC-13，抗車轍劑含量為4‰。

1 配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

河北省三河產(chǎn)石灰?guī)r粗集料及礦粉、天津薊縣產(chǎn)機(jī)制砂；瀝青為山東濱州70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1-表2，PR抗車轍劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表1 70號(hào)A級(jí)瀝青試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表2 集料試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3 PR抗車轍劑性能指標(biāo)及檢測(cè)方法

續(xù)表3

1.2 混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

依據(jù)JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》關(guān)于AC-13型瀝青混合料礦料級(jí)配范圍要求，確定級(jí)配組成見表4，礦料級(jí)配曲線見圖1。

表4 AC-13型PR抗車轍混合料配合比 %

圖1 混合料礦料合成級(jí)配曲線

1.3 最佳油石比的確定

采用GTM旋轉(zhuǎn)剪切法進(jìn)行試件的制備并確定其最佳油石比。GTM試件體積參數(shù)試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 PR抗車轍瀝青混合料GTM試件體積參數(shù)及馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可見，穩(wěn)定系數(shù)GSI隨油石比的增加而增大，當(dāng)油石比＞4.8%時(shí)，GSI大幅度增大，曲線已呈急劇增加趨勢(shì)，表明混合料中的瀝青已過量，試件的塑性變形過大；而安全系數(shù)GSF，在油石比為4.8%時(shí)數(shù)值最大，綜合考慮GTM試驗(yàn)結(jié)果并參考體積參數(shù)的大小及變化趨勢(shì)，將AC-13型PR抗車轍瀝青混合料最佳油石比確定為4.8%。

1.4 混合料性能驗(yàn)證

本工程位置在氣候分區(qū)中屬于夏濕潤冬冷區(qū)，依據(jù)JTGF 40——2004中對(duì)該區(qū)瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)。

1）高溫抗車轍性能試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 AC-13型PR抗車轍瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

2）抗水損害性能試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 AC-13型PR抗車轍瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果

3）低溫抗裂性能試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 AC-13型PR抗車轍瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

2 PR抗車轍劑與SBS改性瀝青混合料數(shù)據(jù)對(duì)比

對(duì)同材料組成、同設(shè)計(jì)方法的SBS改性瀝青混合料分別進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)、殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)、凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)并將其試驗(yàn)數(shù)據(jù)與4‰摻量下的PR抗車轍瀝青混合料的性能進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表9。

表9 SBS改性瀝青混合料與PR抗車轍瀝青混合料試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

由表9可以看出，同材料組成同設(shè)計(jì)方法下的SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、低溫彎曲應(yīng)變等試驗(yàn)數(shù)據(jù)與PR抗車轍瀝青混合料基本相當(dāng)，而PR抗車轍瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)數(shù)據(jù)是SBS改性瀝青混合料的1.8倍。也就是說，PR抗車轍瀝青混合料的抗水損害性能及低溫抗裂性能與SBS改性瀝青混合料基本相當(dāng)，而高溫抗車轍性能遠(yuǎn)高于SBS改性瀝青混合料，具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)通過鉆芯取樣，用表干法測(cè)定芯樣的毛體積相對(duì)密度，以GTM成型試件密度作為標(biāo)準(zhǔn)密度來評(píng)定路面的壓實(shí)度，其中，每100 m取2個(gè)芯樣，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表10。

表10 AC-13型PR抗車轍瀝青路面表面層壓實(shí)度及厚度試驗(yàn)

由表10可以看出，在現(xiàn)有碾壓設(shè)備和碾壓工藝下，PR抗車轍瀝青混合料在較低溫度下具有良好的壓實(shí)性能，完全能夠達(dá)到GTM標(biāo)準(zhǔn)密度的98%以上。

按照J(rèn)TGE60—2008《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》相關(guān)要求，對(duì)PR抗車轍瀝青路面表面層的平整度、滲水、構(gòu)造深度和摩擦擺值進(jìn)行檢測(cè)，所有檢測(cè)項(xiàng)均滿足規(guī)范要求，路用性能良好，見表11。

表11 AC-13型PR抗車轍瀝青路面平整度、滲水、構(gòu)造深度及摩擦擺值檢測(cè)數(shù)據(jù)

4 結(jié)論

1）PR抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法、流程等與常規(guī)的熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)基本相同。

2）基于GTM成型方法設(shè)計(jì)的PR抗車轍瀝青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能、抗水損害性能均滿足JTGF 40—2004對(duì)SBS聚合物改性瀝青混合料的要求，尤其是高溫抗車轍性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同材料組成下的SBS改性瀝青混合料，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠有效防止瀝青路面出現(xiàn)高溫車轍病害。

3）PR抗車轍瀝青混合料具有良好的路用效果，能夠有效提高瀝青路面質(zhì)量，延長路面使用壽命。與SBS改性瀝青路面相比，PR抗車轍瀝青路面成本更低，綜合優(yōu)勢(shì)明顯，值得進(jìn)一步研究和推廣。

[1]張寶呂，赫奕梅，安慶林.淺談改性瀝青[J].長春大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，（6）：82-84.

[2]高建立，季 節(jié)，高金歧.普通瀝青及改性瀝青混合料抗變形能力的對(duì)比分析[J].公路，2004，(6)：119-122.

[3]虞文景.改性瀝青現(xiàn)狀及發(fā)展前景（上）[J].交通世界，2004，（5）：38-40.

[4]馬素月.PR抗車轍劑在高速公路應(yīng)用的研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2008.