李惠

上海浦東新區(qū)天佑市政有限公司 上海 201204

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國公路交通行業(yè)也迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。各行各業(yè)的發(fā)展日新月異，不管是生活出行還是經(jīng)濟(jì)發(fā)展都對交通運(yùn)輸及公路質(zhì)量的要求越來越高。高等級公路建設(shè)更是一日千里，在快速發(fā)展的同時(shí)也讓更多的問題和難點(diǎn)展現(xiàn)出來。在瀝青路面成為主流的今天，仍然有一些問題不能忽視；根據(jù)國內(nèi)一些高等級公路統(tǒng)計(jì)資料顯示，車轍已成為瀝青路面的主要病害之一。文章主要對抗車轍劑在瀝青路面施工中的運(yùn)用進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并且通過大量的試驗(yàn)分析和現(xiàn)場檢測，證明了抗車轍劑在瀝青路面施工中具有良好的使用效果，能夠提高道路工程質(zhì)量。

1 瀝青路面車轍的形成概況

隨著我國各城市各行各業(yè)建設(shè)的大發(fā)展，城市人口密集、車流量翻倍式大增，并且各種重型運(yùn)輸車輛及各種大型工程車輛開始頻繁的穿梭在城市中，對城市主要道路和一些次道路造成了嚴(yán)重的影響。

瀝青混合料路面的常見病害也越來越凸顯，特別是高溫車轍破壞是非常典型的。在收費(fèi)站、彎道以及長大縱坡等路段，以及紅綠燈停止線處，由于剎車制動、車速過慢等導(dǎo)致輪胎接地作用摩擦力大的因素，路面會出現(xiàn)車轍。車轍變形會隨著交通量和時(shí)間越來越大，影響行車舒適度，并且有行車安全隱患。瀝青路面車轍的形成主要是由于瀝青路面在使用過程中，尤其是夏季，路面溫度升高，再我國的部分南方地區(qū)甚至可以達(dá)到60℃～70℃以上，較高的地面溫度導(dǎo)致瀝青混合料中的瀝青出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。此時(shí)當(dāng)車輛經(jīng)過時(shí)，在豎向荷載和水平推力作用下，瀝青混合料內(nèi)產(chǎn)生剪應(yīng)力，軟化的瀝青更加大了這種剪應(yīng)力，使路面出現(xiàn)不可恢復(fù)的剪切變形，這種變形不斷的積累最終形成車轍。

因此，在容易出現(xiàn)車轍的路段上，對瀝青混合料的抗車轍性提出了更高的要求。使用添加抗車轍劑的瀝青混合料作為面層材料，主要用于城市道路、高速公路、機(jī)場跑道、停車場等特殊路段路面的施工，與其他瀝青混合料相比，它具有更好的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和高溫耐久性[1]。

2 車轍破壞的發(fā)展過程

車轍是瀝青路面永久變形的重要表現(xiàn)形式，瀝青面層車轍的形成分為壓實(shí)、軟化推移、剪切破壞三個(gè)階段的過程。三個(gè)階段的變形可單獨(dú)發(fā)生也有可能同時(shí)發(fā)生，導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生嚴(yán)重車轍變形。

第一階段：施工結(jié)束通車初期的壓實(shí)階段。在規(guī)范的溫度下攤鋪、碾壓施工中，粘稠狀態(tài)下的瀝青、礦粉被擠進(jìn)礦料間隙，粗細(xì)骨料形成一定骨架的結(jié)構(gòu)，最終形成一定空隙率的瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)。在通車初期，車輛荷載作用下路面繼續(xù)壓實(shí)。

第二階段：高溫下瀝青混合料的軟化推移。由于瀝青材料的高溫性能高溫條件下，瀝青軟化使得瀝青混合料呈現(xiàn)黏性為主的半固體狀態(tài)。過大荷載的作用下瀝青混合料密實(shí)的骨架結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生推移變形，從而使得行車道車輪荷載作用處的瀝青混合料變形嚴(yán)重。

第三階段：剪切破壞過程。由于瀝青軟化導(dǎo)致的軟化推移，半固態(tài)的瀝青混合料骨架結(jié)構(gòu)承擔(dān)了大部分的荷載，在荷載和軟化瀝青潤滑的雙重作用下，礦料顆粒產(chǎn)生滑動，骨架結(jié)構(gòu)破壞，礦料與軟化后的瀝青受到剪切破壞。

由此可見，車轍是瀝青路面損壞的一種常見形式。根據(jù)車轍產(chǎn)生的機(jī)理和發(fā)展過程的不同階段和不同性質(zhì)的車轍，可將瀝青路面車轍破壞分為以下幾種類型。（1）橫向車轍：在行車荷載反復(fù)作用下，由于路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生剪切變形而形成的車轍。它是由行車荷載引起的路面橫向位移。其產(chǎn)生機(jī)理是由于在行車荷載反復(fù)作用下，路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生永久變形，使混合料內(nèi)部出現(xiàn)剪力和壓應(yīng)力，使混合料內(nèi)部形成剪切滑移。（2）縱向車轍：在行車荷載反復(fù)作用下，路面出現(xiàn)的縱向位移，它是由行車荷載引起的路面縱向位移。它的產(chǎn)生機(jī)理是由于瀝青混合料的粘聚力較差，在行車荷載反復(fù)作用下，瀝青混合料內(nèi)部出現(xiàn)剪切滑移的部位一般稱為剪切滑移帶，它是車轍產(chǎn)生的主要部位。（3）開裂：在行車荷載反復(fù)作用下，使得混合料內(nèi)部出現(xiàn)剪切滑移，瀝青路面表面形成了比較寬的車轍。它是車轍破壞的主要形式[2]。

3 抗車轍劑作用機(jī)理及使用要求

首先，我們來了解一下抗車轍劑的具體作用原理?？管囖H劑是一種外加劑，屬于一種高分子聚合物，它的加入不會降低瀝青混合料的優(yōu)良的使用性能，還可以提高路面的高溫穩(wěn)定性能及抗車轍能力，提高行車舒適度、延長路面使用壽命。這種高分子聚合物在高溫的作用下會發(fā)生軟化，在適宜的高溫下碾壓成型中，相當(dāng)于某一粒徑的細(xì)集料被高粘附力裹敷，可以使其填充并擠入混合料骨架的空隙中，增加了結(jié)構(gòu)的骨架功能，加大了混合料之間的相互嵌擠，使混合料結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，降低了成型路面的滲透性?？管囖H劑由于它的主要成分是一種高分子聚合物，能夠在瀝青與礦料之間形成一種膠結(jié)物質(zhì)，從而使瀝青與礦料之間的粘結(jié)性能得到極大提升，使瀝青混合料的強(qiáng)度和耐久性都得到有效提高。

抗車轍劑對瀝青混合料高溫性能的提高非常明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在石料中添加了抗車轍劑，它吸收了一部分輕質(zhì)油份，提高了瀝青的粘性，提高了石料與瀝青的粘附性。此外，抗車轍劑在石料中均勻地分布，并被拉伸成塑料纖維狀，還可以在一定程度上發(fā)揮出纖維加筋的作用，增強(qiáng)了混合料的抗裂能力。（2）添加抗車轍添加劑可增加瀝青的粘度，增加其軟化點(diǎn)，降低其溫度敏感性，增加其耐熱變形性能。（3）通過對其進(jìn)行高溫處理，使其形成類似于單個(gè)尺寸的高粘性細(xì)骨料，從而增強(qiáng)其骨架效應(yīng)。（4）同時(shí)，由于抗磨材料中含有的彈性組分，在高溫下具有良好的回彈性體作用，從而減小了瀝青路面的永久變形[3]。顆粒狀的抗車轍劑如圖1。

圖1 顆粒狀的抗車轍劑

以一種常見的高粘抗車轍劑為例，在瀝青混合料拌合的過程中，抗車轍劑的使用要求如下，在工程實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)不同產(chǎn)品性能做微調(diào)，以適應(yīng)材料特性及達(dá)到更好的混合料性能。礦料加熱到180～190°C時(shí)，將抗車轍劑投入到拌和鍋內(nèi)與礦料一起干拌，拌和時(shí)間可增加3～4s，然后再加入瀝青，繼續(xù)攪拌，攪拌成功的混合料質(zhì)量控制和儲存運(yùn)輸可按常規(guī)的混合料進(jìn)行。在使用此種公路瀝青抗車轍劑的時(shí)候，摻加的劑量為瀝青混合料的0.3～0.5%，也就是每噸瀝青混合料中摻3～5kg。用于普通等級的道路一般摻量為0.35～0.4%，即每噸瀝青混合料中摻3.5～4kg。對于交通量大，重型車輛多的用高限，特殊路段可摻入0.6%以上，具體摻量都需要在施工前做詳細(xì)的配合比來確定。

4 抗車轍混合料配合比設(shè)計(jì)

抗車轍劑在瀝青混合料中的作用機(jī)理與礦粉類似，但作用效果更為明顯。因此，在混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到抗車轍劑的摻入，使混合料達(dá)到更好的水穩(wěn)定性和高溫性能。水穩(wěn)定性通過馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，高溫穩(wěn)定性則通過車轍試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)評價(jià)。

首先，根據(jù)本地的氣候及交通量等特點(diǎn)，結(jié)合礦料特點(diǎn)及已有的經(jīng)驗(yàn)值，選取最優(yōu)方案確定混合料的礦料級配，過程中需要多種原材料做大量的試驗(yàn)分析，如粗細(xì)集料、礦粉的規(guī)格及密度等。

選擇質(zhì)優(yōu)的抗車轍劑，根據(jù)所選抗車轍劑對應(yīng)70號瀝青混合料的摻量，通過馬歇爾試驗(yàn)確定最佳的油石比，即保持抗車轍劑摻量固定，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇五組等比間距的油石比，其余按照普通瀝青混合料配合比的試驗(yàn)方法，確定一個(gè)最佳的瀝青含量[4]。

瀝青混合料的高溫性能采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)評價(jià)，規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)的車轍試驗(yàn)條件為壓強(qiáng)0.7MPa，溫度60℃，根據(jù)上海本地的氣溫狀況，為了更好的重現(xiàn)道路重載等現(xiàn)實(shí)路況，車轍試驗(yàn)中，在規(guī)范允許的條件下增加高溫重載車轍試驗(yàn)壓強(qiáng)0.9MPa，溫度70℃。

同時(shí)，根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)確定的配合比，制作同樣配比的普通瀝青混合料車轍試件，與摻了抗車轍劑的混合料在相同的試驗(yàn)條件下做車轍試驗(yàn)，以對比高溫抗車轍性能。

5 施工工藝

抗車轍劑產(chǎn)品一般為黑色的固體狀小顆粒，為了使其能夠均勻地分布到瀝青混合料中，按照配合比設(shè)計(jì)的摻量先將抗車轍劑加入熱料倉與礦料進(jìn)行干拌，干拌前集料應(yīng)提前加熱到185℃～200℃，高溫條件下，抗車轍劑才能被充分分散熔融，發(fā)揮最佳效果。

5.1 混合料拌合

①根據(jù)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)中的礦料級配，控制冷料倉上料速率，將各種集料加熱到規(guī)定溫度，通過生產(chǎn)配合比確定熱料倉用量?？管囖H劑和熱集料同時(shí)加入拌合鍋進(jìn)行干拌，干拌時(shí)間比普通瀝青混合料干拌延長3～5s左右。要嚴(yán)格控制拌和溫度和拌合時(shí)間。拌合的時(shí)間不是越長越好，時(shí)間過長會影響拌合樓的生產(chǎn)效率，而且會造成瀝青的老化；拌和時(shí)間太短也不可以，不能保證抗車轍劑在混合料中均勻分散。因此，最佳的拌合時(shí)間是施工過程中需要特殊關(guān)注的控制參數(shù)之一；

②按照配合比中的瀝青含量，添加瀝青，瀝青預(yù)熱溫度根據(jù)瀝青種類確定，改性瀝青溫度高于普通石油瀝青10～20℃。噴入瀝青后，濕拌時(shí)間比常規(guī)濕拌時(shí)間延長5s左右，建議總時(shí)間35～45s。保證拌和均勻無花白料；

③注意瀝青混合料的出廠溫度，基本與普通瀝青混合料出廠溫度一致。

5.2 混合料運(yùn)輸與攤鋪

抗車轍瀝青混合料與普通瀝青混合料運(yùn)輸和攤鋪施工的方式基本一致，同樣需要做好溫度等關(guān)鍵問題的控制；

①根據(jù)工程實(shí)際運(yùn)距、拌合站產(chǎn)量等因素配備自卸汽車。自卸汽車底板應(yīng)涂一薄層適宜的防粘劑。

②運(yùn)輸過程中采用保溫運(yùn)輸方式，注意覆蓋防雨篷布，氣溫較低時(shí)采用棉被保溫的運(yùn)輸方式。

③壓路機(jī)緊跟攤鋪機(jī)壓實(shí)，采用“緊跟、慢壓、高頻、底幅”的方式壓實(shí)，終壓溫度不低于 110℃。開放交通時(shí)間為路面溫度降至 70℃以下。

6 抗車轍劑使用中的要點(diǎn)

抗車轍劑使用中的要點(diǎn)是最佳拌合溫度的確定，也就是如何讓其發(fā)揮最佳的使用效果?？管囖H劑和瀝青有著相似的溫度敏感性，因此溫度是抗車轍劑使用中的控制重點(diǎn)。

瀝青混合料的拌合溫度必須要通過試驗(yàn)準(zhǔn)確的確定，才可以指導(dǎo)抗車轍劑瀝青混合料的拌合及施工，確保瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性即抗車轍性能。拌合溫度過高會造成瀝青老化降低混合料性能指標(biāo)，溫度過低又不利于車轍劑在混合料中的均勻分散，因此要通過試驗(yàn)來確定最佳的拌合溫度。

根據(jù)拌合設(shè)備的性能和瀝青性能的要求，以及拌合站經(jīng)驗(yàn)值，例如確定拌合溫度試驗(yàn)中采用170℃、180℃、190℃三種不同的拌和溫度，保持試驗(yàn)的其他指標(biāo)和要求一致，在三種不同拌合溫度下分別進(jìn)行瀝青混合料的車轍試驗(yàn)。結(jié)果如表1。

表1 不同溫度下混合料的車轍試驗(yàn)結(jié)果

車轍試驗(yàn)的結(jié)果表明，抗車轍劑混合料的拌合溫度在180℃時(shí)，45min及60min時(shí)的車轍變形都是最小的，動穩(wěn)定度值最高。高溫穩(wěn)定性優(yōu)于170℃及190℃溫度下拌合的混合料性能。因此，在180℃溫度下拌合混合料時(shí)，抗車轍劑能發(fā)揮最佳的效果，使成型混合料的高溫性能最好，抵抗車轍變形的能力越強(qiáng)。

7 抗車轍劑的使用效果

試驗(yàn)路段采用摻抗車轍劑的瀝青混凝土路面，經(jīng)過4年多的使用，未發(fā)現(xiàn)路面裂縫和車轍病害，抗車轍劑使用效果良好。

在實(shí)際施工中，以改性瀝青混合料為基層，摻抗車轍劑的改性瀝青混合料與普通瀝青混合料相比，高溫性能得到明顯改善，彎拉強(qiáng)度提高了35%，低溫抗裂性能提高了15%。

在對試驗(yàn)路的檢測中發(fā)現(xiàn)，使用抗車轍劑后的瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。

在實(shí)際路面工程中發(fā)現(xiàn)，摻抗車轍劑的瀝青混凝土路面平整度提高，抗滑性能增強(qiáng)。對路面平整度和抗滑性能均有明顯改善。

試驗(yàn)路段采用抗車轍劑進(jìn)行施工后，未發(fā)現(xiàn)路面裂縫和車轍病害，說明摻抗車轍劑的改性瀝青混合料具有良好的路用性能。

通過實(shí)際使用效果來看，摻抗車轍劑后，瀝青混凝土路面各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，由于抗車轍添加劑具有易貯存、易加工、易生產(chǎn)、易施工、成本低廉等特點(diǎn)，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。

8 結(jié)語

除了以上文章闡述的抗車轍劑在瀝青路面施工中的運(yùn)用外，防治瀝青混合料車轍病害要綜合考慮多方面因素，制定包括交通管制、限制超載等在內(nèi)的多方面措施，才能有效改善瀝青路面的使用性能。

總之，隨著我國交通建設(shè)的迅速發(fā)展，對瀝青路面的性能要求越來越嚴(yán)苛?？管囖H劑在瀝青路面施工中的應(yīng)用可以有效減緩車轍現(xiàn)象的發(fā)生，提高行車舒適度，延長路面使用壽命。在我國很多省份高速公路及繁華的城市道路已在推廣使用，添加抗車轍劑可以提高瀝青混凝土的軟肋，今后可能會成為城市重要道路路段的首選?？管囖H劑在瀝青路面施工中的應(yīng)用研究對于提高我國公路工程質(zhì)量具有重要意義。