王 軍

(北京國道通公路設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，北京 100073)

目前，隨著交通數(shù)量的快速增長、大型重荷載車輛的運(yùn)營的出現(xiàn)，許多新建道路在運(yùn)營后不久后，車轍、擁包等病害就很快的呈現(xiàn)出來，嚴(yán)重影響道路的安全使用和服務(wù)水平，影響道路安全運(yùn)營，是目前需要迫切解決的問題。

抗車轍劑性能優(yōu)良，效果明顯，可以顯著提高瀝青混合料的抗車轍能力，抗水損壞性能及低溫抗裂性能也能在一定程度上改善，成為目前廣泛采用的預(yù)防路面車轍的方式之一。

1 瀝青路面車轍成因及對策

工程研究及實(shí)踐表明，瀝青的中面層是車轍影響最大的位置，這是由于瀝青面層以下4～10 cm深度范圍內(nèi)的收到的剪應(yīng)力最大，受荷載的反復(fù)剪切作用次數(shù)最多，因此是最容易產(chǎn)生車轍的部位。

瀝青路面結(jié)構(gòu)層的抗車轍性能的影響因素主要有以下幾個(gè)方面。

(1)集料性質(zhì)。

(2)瀝青混合料內(nèi)部骨料的級配。

(3)瀝青膠結(jié)料種類及用量。

2 瀝青路面車轍的有效防治措施—抗車轍劑

提高道路瀝青路面的抗車轍性能，一般從礦料級配范圍的多方面調(diào)整、瀝青結(jié)合料的多方面優(yōu)選、用適宜的外摻劑優(yōu)化瀝青混合料的材料配合比設(shè)計(jì)三方面進(jìn)行考慮。

工程實(shí)驗(yàn)證明，使用抗車轍添加劑的方式是最好的，比其他的方式如調(diào)整級配等方式有一定的優(yōu)勢。

3 抗車轍瀝青混合料性能特點(diǎn)分析

近幾年來，在道路維修養(yǎng)護(hù)中，通過摻加抗車轍劑的方式，主要典型有SBS改性劑、巖瀝青(RA)改性劑以及PR改性劑這幾種形式。

3.1 SBS改性劑特點(diǎn)

SBS改性劑主要優(yōu)點(diǎn)如下。

(1)耐高溫、抗低溫的能力；

(2)有較好的抗車轍能力，其彈性和韌性好；

但SBS改性劑具有受施工條件影響較大，后期工程使用效果離散性較大的缺點(diǎn)。

3.2 巖瀝青(RA)改性劑特點(diǎn)

巖瀝青(RA)抗車轍劑能夠改善瀝青混合料的抗車轍能力，主要表現(xiàn)在以下方面：

(1)改善瀝青表面性能。巖瀝青(RA)抗車轍劑的主要成分為天然巖瀝青和樹脂類聚合物，使其瀝青的粘滯性和粘附力得到提高，從而增強(qiáng)其穩(wěn)定性。此外，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)之間有很強(qiáng)的吸引能力，使得瀝青分子能夠形成膠團(tuán)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)之間吸附性，從而提高瀝青混合料的抗車轍能力。

(2)結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀，加強(qiáng)約束。

3.3 PR改性劑特點(diǎn)

PR抗車轍劑的作用機(jī)理主要?dú)w結(jié)為：

(1)瀝青混合料中的機(jī)械嵌擠機(jī)械嵌擠作用。

(2)加筋作用。

(3)膠結(jié)作用。

以上三大作用提高瀝青混合料的路用性能。

缺點(diǎn)：PR改性劑雖其高溫穩(wěn)定性較好，但材料質(zhì)量不穩(wěn)定，影響工程質(zhì)量。

4 摻加不同抗車轍劑的瀝青混合料主要性能指標(biāo)分析

在道路養(yǎng)護(hù)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有針對性的進(jìn)行抗車轍設(shè)計(jì)非常必要。因此，瀝青混合料的重點(diǎn)指標(biāo)是其動(dòng)穩(wěn)定度以及水穩(wěn)性能。

4.1 高溫抗車轍性能

道路瀝青及瀝青混合料都是黏彈性材料，車輪荷載的作用，在高溫條件下，瀝青路面很容易造成的永久變形，從而形成車轍，影響行車安全、舒適性和路面壽命。

在標(biāo)準(zhǔn)條件下(60 ℃及壓強(qiáng)0.7 MPa)及特殊條件下(70 ℃及壓強(qiáng)1.0 MPa)的動(dòng)穩(wěn)定度時(shí)，對瀝青混合料摻加不同類型抗車轍劑后的動(dòng)穩(wěn)定度如圖1所示。

圖1 各種材料在(60 ℃及壓強(qiáng)0.7 MPa)動(dòng)穩(wěn)定度對比表

可以看出，抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍性能有明顯改善，大大地提高了抗車轍能力。

在摻加相同劑量的抗車轍劑以及實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件下(60 ℃及壓強(qiáng)0.7 MPa)進(jìn)行分析得出，摻加巖瀝青(RA)改性劑的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于其他幾種混合料，性能最為優(yōu)異般。表明巖瀝青(RA)改性劑對改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能具有效果顯著。

根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可以看出：動(dòng)穩(wěn)定度：RA改性>PR改性>SBS改性>70#普通瀝青。

圖2 各種材料在(70 ℃及壓強(qiáng)1.0 MPa)動(dòng)穩(wěn)定度對比表

5 抗車轍劑在道路大修工程中的應(yīng)用

5.1 工程概況與背景

某高速公路為南北向，主路兩側(cè)均修建有輔路，供地方車輛通行使用，兩側(cè)輔路按城市道路標(biāo)準(zhǔn)修建。

本路于2001年建成通車至今已使用13年，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展和路網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)施，起到巨大的推動(dòng)作用，由于通行便利、交通設(shè)施完善，也吸引了大量地方和過境車輛選擇輔路通過，交通量巨大，路面車轍、輕微龜裂、橫縫現(xiàn)象突出，路面破損明顯。

5.2 主要病害形式

根據(jù)全線現(xiàn)場調(diào)查，總體上主路路面整體較差，路面破損較為嚴(yán)重。以燈控路口以及公交道車轍病害為主要特征，車轍明顯，高達(dá)85 mm，屬于嚴(yán)重車轍，同時(shí)，局部伴有網(wǎng)裂與碎裂。

5.3 車轍病害原因分析

公交車道重型荷載作用。由于公交車輛較多，路面在公交車輛重型荷載的反復(fù)揉搓作用下，路面破損嚴(yán)重，車轍明顯。

路面整體代表彎沉值為47.5 mm(1/100)，公交道為80～88 mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，公交道強(qiáng)度嚴(yán)重不足，如圖3所示。

圖3 路口及公交車站車轍處芯樣

5.4 抗車轍路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在分析現(xiàn)況交通量、車型組成、道路等級、設(shè)計(jì)年限等因素基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)況道路承載力、現(xiàn)況路面破損等情況綜合確定，對車轍病害嚴(yán)重的路口、公交車道范圍進(jìn)行有針對性的抗車轍處理；此外，由于項(xiàng)目位于中心城區(qū)，不能進(jìn)行斷路施工，因此需考慮方案的可實(shí)施性，主要設(shè)計(jì)思路如下。

(1)對車轍病害路段進(jìn)行銑刨處理，同時(shí)新鋪瀝青，采用摻加抗車轍劑的瀝青混凝土進(jìn)行抗車轍處理；

(2)路口及公交車道車轍病害嚴(yán)重，基礎(chǔ)強(qiáng)度不足。中面層為車轍的主要產(chǎn)生區(qū)域，因此，對其采用改性抗車轍瀝青混凝土進(jìn)行車轍的防治。

表1 抗車轍瀝青混凝土KAC路面材料指標(biāo)

從瀝青混合料的材料參數(shù)看，采用抗車轍劑后的瀝青混合料KAC-20具有非常大的性能優(yōu)勢，作為本次實(shí)施方案的中面層材料。根據(jù)材料的性能、試驗(yàn)段數(shù)據(jù)以及后期的實(shí)際實(shí)施的效果來看，本次針對京開輔路路口及公交車道車轍處理設(shè)計(jì)方案較為合理，取得了良好的工程效果。