抗車轍劑在瀝青混凝土路面中的應用

查瑋

（天津市市政工程設(shè)計研究院南方分院，廣東深圳 518053）

0 引言

車轍是車輛在路面上行駛后留下的車輪永久壓痕，是瀝青路面早期破壞的主要因素之一。在南方濕熱環(huán)境下，車轍是瀝青路面最嚴重的病害之一。有調(diào)查資料顯示，車轍以及由于車轍帶來的路面開裂所引發(fā)的水損害占所調(diào)查瀝青路面產(chǎn)生病害類型的70%以上。車轍造成的路面變形，不僅影響路面的平整度，給車輛行駛帶來安全隱患，而且車轍的加速發(fā)展還會造成路面層材料失穩(wěn)，凹陷和橫向位移增大，降低路面結(jié)構(gòu)的承載能力，減少路面使用年限。

抗車轍劑是一種新興的添加劑，其主要功能為改善瀝青混合料的抗剪強度，提高抗車轍性等。抗車轍劑使瀝青混合料抗車轍性能得到了極大的加強，較改性瀝青混合料、纖維混合料及改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性都有較大幅度的提高，且加入抗車轍劑后，瀝青混合料的抗疲勞性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性均有明顯提高，延長了道路使用壽命。因此，深入研究抗車轍劑在高溫地區(qū)重載交通道路瀝青混凝土路面中的應用,對提高道路使用性能，降低瀝青路面車轍等病害的發(fā)生有重要意義。

1 車轍的分類及成因

（1）磨耗型車轍：在車輛輪胎磨耗和環(huán)境條件等的綜合作用下，路面磨損，面層內(nèi)集料顆粒逐漸脫落；我國北方冬季在路面上鋪撒防滑料時，會加速磨損型車轍的發(fā)展。

（2）結(jié)構(gòu)型車轍：主要是由于路面基層或路基強度不足，路面在交通荷載反復作用下產(chǎn)生向下的永久變形。

（3）失穩(wěn)型車轍：在交通荷載產(chǎn)生的剪切應力的作用下使路面層材料失穩(wěn)、凹陷及橫向位移形成的車轍。絕大多數(shù)車轍都是失穩(wěn)型車轍，一般出現(xiàn)在車輛輪跡的區(qū)域內(nèi)，其外觀特點是沿車轍兩側(cè)可見瀝青混合料失穩(wěn)而發(fā)生橫向位移形成的凸起，當經(jīng)碾壓的路面材料的強度不足以抵抗交通荷載作用于它上面的應力，特別是重載車輛高頻率通過，路面反復承受高頻重載時，極易產(chǎn)生此類車轍。此外，道路的進、出口，交費站或一般公路的交叉路口等減速或緩行區(qū)，失穩(wěn)型車轍現(xiàn)象也較為嚴重。

（4）壓密型車轍：由于瀝青混合料碾壓不足，開放交通后被車輛壓密而形成車轍。

2 抗車轍劑作用原理

抗車轍劑是由多種精制高分子聚合物復合而成的瀝青混合料添加劑，多以塑料、樹脂類材料、橡膠粉以及少量助溶劑等按比例加工而成?？管囖H劑可提高瀝青混凝土的抗車轍能力，其主要作用原理如下。

（1）對集料表面的增黏作用

拌合時將抗車轍劑與集料干拌，抗車轍劑部分熔化在集料表面，對集料進行預改性，從而增加了瀝青與礦料的粘附能力。

（2）對集料的加筋、填充作用

抗車轍劑可加強混合料之間的相互作用力，增加瀝青混合料承受荷載的能力?？管囖H劑的軟化點只有120℃～145℃，低于混凝土的拌和溫度，由于拌和時間短，拌和過程中抗車轍劑不能完成熔化，部分被拉絲成塑料纖維，少量抗車轍劑在攪拌中臨時軟化但未熔化，這些顆粒在碾壓過程中熱成型，相當于具有高粘附性的單一粒徑細集料填充了集料骨架中的空隙，增加了瀝青混合料結(jié)構(gòu)的骨架作用。

（3）對瀝青的改性作用

抗車轍劑在濕拌過程中部分溶解或溶融于瀝青中，具有提高軟化點溫度、增加黏度、降低熱敏性等瀝青改性作用。

（4）對集料的彈性恢復作用

在較高溫度時可使路面的變形部分彈性恢復?？管囖H劑的彈性成分顆粒細小，在較高溫度時具有使瀝青混凝土的變形部分具有彈性恢復的功能，因而降低了瀝青混凝土的永久變形。

3 抗車轍劑在瀝青混凝土路面中的應用

3.1 抗車轍劑瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料對比分析

為更好地了解抗車轍劑的實際應用效果，本文針對抗車轍劑瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料的路用性能改善及施工工藝進行如下比較。

（1）抗車轍劑瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料對瀝青路面的路用性能改善，其代表性典型數(shù)據(jù)見表1。

表1 混合料路用性能代表性典型數(shù)據(jù)

根據(jù)表1比較，可以得出如下結(jié)論。

a.高溫穩(wěn)定性比較

抗車轍劑和SBS改性瀝青均能改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，且抗車轍劑的改善能力高于SBS改性瀝青，見圖1。

b.水穩(wěn)定性比較

和普通基質(zhì)瀝青混合料相比，盡管摻加了抗車轍劑的瀝青混合料殘留穩(wěn)定度有所降低，但浸水后的穩(wěn)定度值均有提高，見圖2。

圖2 水穩(wěn)定性比較圖

c.低溫穩(wěn)定性比較

抗車轍劑能夠改善瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性能，且改善能力高于SBS改性瀝青，見圖3。

圖3 低溫穩(wěn)定性比較圖

通過如上比較可以看出，抗車轍劑能夠在大幅度提高瀝青混合料的抗高溫變形能力的同時，并不影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性和低溫穩(wěn)定性能。

（2）抗車轍劑瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料的施工工藝的比較，其主要施工參數(shù)見表2。

表2 混合料的主要施工參數(shù)

經(jīng)上比較可以得出：抗車轍劑瀝青混合料生產(chǎn)和施工工藝與普通瀝青混合料基本一致，但對干拌時間、拌和溫度、施工溫度等需做適當調(diào)整，此外，添加抗車轍劑需增加0.1%～0.2%的油石比。抗車轍劑可直接在生產(chǎn)過程中添加于拌和鍋，現(xiàn)場不需添加瀝青改性設(shè)備。

3.2 抗車轍劑在瀝青混凝土路面中的應用

南方沿海港口城市氣候環(huán)境濕熱，物流業(yè)發(fā)達，高速、快速路以及干線性主干路的大型、重型車輛比重高，在渠化交通模式的共同作用下，瀝青路面在夏季高溫季節(jié)很容易出現(xiàn)車轍。近年來，南方沿海城市為提高瀝青路面的抗高溫永久變形能力，保障瀝青路面在服役期間良好的路用性能，結(jié)合道路交通組成及地區(qū)濕熱環(huán)境等特點，一般在新建的瀝青混凝土路面的中面層AC-20C集料中摻入混合料重量0.4%的抗車轍劑。摻入抗車轍的瀝青路面在使用過程中效果良好，在瀝青路面設(shè)計年限內(nèi)未出現(xiàn)明顯的車轍現(xiàn)象。

4 結(jié)語

提高高溫抗車轍性能是當今道路建設(shè)者最為關(guān)注的問題之一。抗車轍劑使瀝青混合料抗車轍性能得到了極大的加強，較改性瀝青混合料、纖維混合料及改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性都有較大幅度的提高。抗車轍劑瀝青混合料在重載交通道路性能上優(yōu)于SBS改性瀝青混凝土，且使用簡便，在高溫地區(qū)及重載交通路段使用能使道路具有良好的性能，同時，抗車轍劑可采用再生原料制成，既節(jié)約成本，又利于環(huán)保，實現(xiàn)了資源的再生利用?？管囖H劑的使用為提高南方濕熱地區(qū)如深圳等城市的瀝青路面的使用性能，提高瀝青路面使用年限有著重要的意義。