抗車轍劑在市政道路中的運用分析

劉斌忠

(太原市市政工程設計研究院，山西太原 030002)

1 概述

20世紀90年代我國路面車轍問題不明顯，但是進入21世紀水損害基本解決后，車轍又開始突出。特別是前些年，全國普遍出現持續高溫，無論南方或北方部分省份，包括省城太原在近幾年城市基礎建設過程中不斷發現在一些道路大縱坡路段、交叉口路段、重載型車輛較多路段中的路面上，越來越多的車轍反射到路面上，其中有些路面已經出現了較嚴重推移流動和變形。瀝青混合料的推移、變形現象主要集中在中面層，少數流動也會出現在下面層。據理論分析，路面剪應力主要分布在路面5 cm～8 cm范圍內，其大小與輪載和路面縱坡、行車速度有關。

本文以太原市市政道路新建及改造工程為例，詳細介紹抗車轍劑在舊城區道路工程中的應用。

2 適用條件

首先瀝青混合料抗車轍劑是指以預防瀝青路面車轍病害為主要應用目的的瀝青改性劑，是在瀝青混合料拌合過程中直接添加的一種或多種纖維聚合物材料，經過一定工藝合成的高分子聚合物，它通過集料表面增強、瀝青改性以及彈性恢復等多重作用提高瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性和低溫抗裂性，是一種提高瀝青混凝土抗車轍性能的外摻改性劑(見圖1)。將其引入太原市舊城區道路路面結構中，拓寬了城市舊城區道路改造的設計思路。太原市舊城區近幾年道路路面結構改造面臨的問題，主要存在以下幾方面特點:

1)罕見的歷史高溫;2)超載重載的交通狀況愈演愈烈;3)太原東、西山地區由于天然的地理位置決定了大縱坡不可避免的出現，加劇了這些地區的道路車轍病害不斷出現;4)瀝青用油量偏高，熱穩定性差。瀝青混合料級配偏細，粗骨料處于懸浮狀態。

3 工作機理

針對以上太原市舊城區道路路面結構的特點和近幾年對摻加抗車轍劑的道路做了實驗及分析表明，摻加的抗車轍劑對路面的實際效果主要表現為以下幾種情況:

1)增稠作用。在瀝青混合料拌和時首先加入抗車轍劑，由于抗車轍劑是顆粒狀，所以可以與混合料進行干拌，使其充分融化，部分熔融的成分在瀝青中以極為離散的狀態凝固，形成高強和穩定的固化結構，促使集料的粘結性提高了，對集料進行了一定的預改性，而且這種結構使瀝青路面具有較高的軟化點，能夠增強瀝青的粘稠度，降低瀝青對溫度的敏感性，這就是抗車轍劑帶來的嵌擠作用(見圖2)。

圖1 抗車轍劑

圖2 工作機理

2)粘連作用。瀝青混合料抗車轍劑的部分融化成分及少量未融的部分會裹附在石料表面，在石料與瀝青，石料與石料之間產生較大的粘結力，這樣，就會減輕路面剝落現象的發生，使得瀝青混合料具有穩定的結構，這就是抗車轍劑帶來的膠結作用。

3)增韌作用。通過抗車轍劑融化后的成分部分與瀝青發生反應，聚合物形成的微結晶區具有相當的韌度，使得抗車轍劑對瀝青混合料的韌性增強，這就是抗車轍劑帶來的加筋作用。

4 配合比設計

根據太原市區不同道路交通量情況，抗車轍劑摻量范圍為瀝青混合料質量的0.3%～0.5%，即每噸瀝青混合料中摻3 kg～5 kg;重載交通(設計交通量為100萬輛～2000萬輛)的路段，抗車轍劑摻量建議為0.5%，長大坡度的路段(具體針對東山地區和西山地區)按重載交通路段考慮;中等交通指設計交通量在3萬輛～100萬輛車次，抗車轍劑摻量建議為0.3%～0.5%;特殊路段可摻加0.6%以上。

5 施工工藝

市場上絕大多數的抗車轍劑形狀都呈現顆粒狀，因此在施工現場，抗車轍劑常常會在瀝青混合料拌合的過程中直接加入，施工方法簡單方便，具體施工方法如下:

1)將礦料加熱到170℃～180℃時，將添加劑直接投入拌和鍋內進行干拌，攪拌時間適當增加2 s～3 s。2)加入熱瀝青繼續攪拌，拌和時間可相對增加。3)成品混合料的質量控制要求和儲存運輸方法與常規的混合料相同。4)工程應用實例。從2007年開始，太原市大力建設市政基礎設施，陸續對市區內新建及改造道路的路面結構中添加了抗車轍劑，具體典型工程包括:a.太原市南內環街道路改造工程(2007年)。太原市南內環街改造工程項目為一條城市主干路的拓寬改造項目，在公交停靠站及路口紅綠燈等候區等車轍容易產生的區域進行改造。中面層AC-20摻加3‰的抗車轍劑。b.太原市迎澤西大街道路改造工程(2008年)。迎澤西大街改造主線工程是太原市東西軸向一條標志性城市主干路。道路路面結構采用瀝青混凝土柔性路面。上、中面層均采用重交90號A級石油瀝青，在中面層6 cm AC-20瀝青混凝土中摻加4‰抗車轍劑，提高瀝青路面抗車轍能力，延長道路使用壽命。c.太原市平陽路道路改造工程(2009年)。平陽路道路改造工程是太原市重點工程，全長3.22 km，紅線寬度為50 m(見圖3～圖5)。

圖3 平陽路改造前現狀照片

圖4 平陽路改造中現狀照片

圖5 平陽路改造后現狀照片

為了提高瀝青路面抗車轍能力，采用了在中面層6 cm(AC-20)瀝青混合料中摻加4‰抗車轍劑的方案。

從2009年開始至今，太原市還對市區內長風西大街、南中環街、舊晉祠路、和平北路、五龍口街、三給街等新建及改造道路中都采用了抗車轍劑，目前運行狀況良好。

6 結語

瀝青路面中的車轍已成為瀝青路面的主要危害，經過近幾年的市政道路建設，太原市對新建及舊路改造中處理車轍問題積累了很深刻的經驗。針對舊城區每條道路的不同條件，本著減少和緩解車轍的目的，首先必須真正意義上識別車轍的具體類型和嚴重程度，然后認真分析產生車轍的種種原因，因地制宜，選擇最適合的方法和標準來確定補救措施，大力運用一些經濟效益高、技術合理、性能可靠的路面新材料(比如瀝青混合料抗車轍劑)進行具體的實踐，靈活的應用技術指標。真正收到讓政府和居民都滿意的效果，使城市道路建設質量全面提高，邁上新臺階。

［1］JTG D50-2006，公路瀝青路面設計規范［S］.

［2］柳 浩.抗車轍技術在北京路面工程中的應用［J］.公路交通科技，2008(S1)：38-40.

［3］王文君.抗車轍劑改性瀝青混合料關鍵參數設計及路用性能研究［D］.西安：長安大學，2011.

［4］王淑穎.瀝青混合料抗車轍性能影響因素及評價指標的研究［D］.北京：北京工業大學，2011.

［5］DB44/T 624-2009，瀝青混合料抗車轍劑［S］.