城鎮(zhèn)道路中抗車轍劑的應用

李慶偉

（河南省城市規(guī)劃設計研究總院 河南 鄭州 450000）

0 前言

隨著國內(nèi)城鎮(zhèn)化的進一步建設，城市交通量急劇增加，城市道路交通壓力越來越大，同時道路病害不斷增多，不但增加了道路養(yǎng)護維修費用，而且降低了道路的通行能力及服務水平，阻礙了國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，降低了人民群眾的生活水平。目前國內(nèi)城鎮(zhèn)道路常見路面結(jié)構(gòu)形式為瀝青混凝土路面，該路面結(jié)構(gòu)病害中常見的一項為車轍。隨著國內(nèi)公共交通優(yōu)先發(fā)展及重型車輛不斷增多，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)設計又常以BZZ-100為標準軸載，這樣在瀝青路面后期使用中會出現(xiàn)大量的車轍病害。針對這一現(xiàn)象，本文從車轍分類及車轍產(chǎn)生的原因進行分析，結(jié)合新型材料，提出在城鎮(zhèn)道路瀝青混凝土路面中參加抗車轍劑減少后期道路車轍的病害。

1 瀝青路面車轍類型

瀝青混凝土路面是一種柔性路面，車轍為永久性變形。結(jié)合常見車轍出現(xiàn)情況及相關(guān)實驗資料分析，車轍主要分為壓密性車轍、失穩(wěn)性車轍及磨耗性車轍三類。

1.1 壓密性車轍

瀝青路面結(jié)構(gòu)壓實度在設計階段一般要求達到95%以上，在道路施工期間的壓實度一般為97%左右，不可能達到100%。這樣在瀝青路面在竣工通車后，車輛對路面有一個再壓實擠密的作用，這個作用的結(jié)果會使輪跡重復處出現(xiàn)輕微的變形，也即產(chǎn)生壓密性車轍。

1.2 失穩(wěn)性車轍

瀝青和瀝青混合料是一種感溫材料，具有良好的流變性能。在高溫和車輛荷載重復作用下，瀝青的粘度會下降，這樣在車輪荷載的作用處瀝青面層會產(chǎn)生流動變形。這種流動變形即稱之為失穩(wěn)性車轍。

1.3 磨耗性車轍

在冬季，路面會出現(xiàn)積雪及結(jié)冰現(xiàn)象，為了提高車輛輪胎的抗滑能力，通常會在車輛輪胎上安裝防滑鏈條或防滑釘。裝有防滑鏈條或防滑釘輪胎的車輛在行駛中會與路面產(chǎn)生相對滑動，從而對路面面層瀝青產(chǎn)生磨損，這種磨損積累形成的帶狀坑槽即為磨耗性車轍。

2 車轍產(chǎn)生原因

車轍產(chǎn)生的原因可以分為內(nèi)因、外因及其他因素三大類。其中內(nèi)因主要反映在材料本身的質(zhì)量上。如混合料中用油偏多、礦粉摻量過多、瀝青稠度偏低、圓狀集料顆粒的含量偏多、礦料級配中細料過多等等；外因主要為氣候條件和車輛軸載；其他因素則是指瀝青路面的基層類型、路面結(jié)構(gòu)組成及路面施工質(zhì)量對路面車轍的影響等。結(jié)合我國道路建設情況，其中最主要的兩個因素是瀝青和瀝青混合料的組成。

2.1 瀝青

瀝青的針人度和粘度是兩個不同的指標。針人度相同的瀝青，其粘度可能有較大的差別。例如一般AH-70瀝青的60℃粘度在2kPa左右，而高粘度AH-70瀝青的60℃粘度可高達6～7kPa。通常瀝青的針入度越大，混合料的粘結(jié)力越小，瀝青混合料的強度或抗轍槽能力就越差；瀝青的粘度越高，混合料的強度或抗轍槽能力就越大。

瀝青的感溫性也是影響車轍的一個主要指標。瀝青粘度隨溫度變化而變化的程度，溫度變化時，如瀝青的粘度產(chǎn)生大的變化，瀝青的感溫性就大，反之瀝青的感溫性就小。瀝青的感溫性越大，高溫時瀝青混合料的粘結(jié)力就越弱，抗轍槽能力也越小。

2.2 瀝青混合料

高溫下，瀝青混合料抵抗反復壓縮及側(cè)向流動的能力首先取決于礦料骨架，尤其是粗集料的相互嵌擠作用，同時瀝青結(jié)合料則起到阻礙混合料發(fā)生剪切變形的牽制作用，因而兩者都是十分重要的。瀝青混凝土的密實度或孔隙率率對其抗車轍能力有顯著影響。瀝青混合料的密實度決定著混合料中孔隙率的大小，密實度愈大，孔隙率愈小，混合料的抗車轍能力也愈強。

3 抗車轍劑的作用原理及優(yōu)點

抗車轍劑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。它是一種功能上的定義，凡是以抗車轍為目的應用的相關(guān)瀝青改性劑均為廣義上的抗車轍劑。瀝青混凝土中添加抗車轍劑后，通過集料表面的增粘、加筋、填充以及瀝青改性、彈性恢復等多重作用，可大幅度提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及抗疲勞性等性能。

3.1 抗車轍劑作用原理

3.1.1 嵌擠作用

添加的抗車轍劑微粒在與集料高溫拌合和高溫施工過程中由于高溫的作用而軟化，這些微粒和瀝青混合料在碾壓過程中熱成型，相當于具把有高粘附性的單一粒徑細集料填充嵌擠到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，加強了混合料之間的相互作用力，降低了混合料之間的孔隙率，從而增加了瀝青混合料承受荷載的能力。

3.1.2 加筋作用

由于抗車轍劑中聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)具有相當?shù)膭哦?，它在拌和過程中部分被拉絲成塑料纖維，在集料骨架內(nèi)搭橋交聯(lián)，類似網(wǎng)狀，由于形成纖維加筋的作用，從而加強了瀝青礦粉膠結(jié)料體系相互作用和整體性。

3.1.3 膠結(jié)作用

抗車轍劑投入瀝青混合料的拌和鍋中，在高溫下，首先通過與礦料干拌，使它軟化，繼續(xù)加入瀝青拌和，抗車轍劑顆粒與瀝青發(fā)生化學反應，形成膠結(jié)作用，使瀝青性能得到改善，提高了瀝青的軟化點；降低了瀝青混合料對溫度的敏感性，增加了瀝青與礦料的粘附能力。

3.1.4 變形恢復作用

抗車轍劑的顆粒具有彈性特性，可以提高瀝青混合料的彈性恢復功能，從而降低了成型瀝青路面的永久變形。

3.2 抗車轍劑的主要作用

3.2.1 顯著提高瀝青路面抗車轍能力

3.2.2 有效改善瀝青路面低溫抗裂性能

3.2.3 減少因交通荷載所造成的瀝青路面疲勞破壞

3.2.4 提高瀝青混合料的力學性能指標

3.2.5 增強瀝青與集料的粘附力，減輕路面剝落病害的發(fā)生

3.2.6 改善瀝青的抗老化性能，尤其是由紫外線輻射所導致的老化

3.3 抗車轍劑的優(yōu)點

3.3.1 性能優(yōu)越

在普通瀝青混合料中僅需摻加0.3%～0.5%的抗車轍添加劑，即可顯著提高瀝青混合料的抗高溫性能，并改善抗水損壞性能、抗低溫開裂性能等。

3.3.2 性價比高

與傳統(tǒng)瀝青改性工藝相比，抗車轍添加劑直接投入拌和缸內(nèi)與集料進行拌和，不需要增加特殊設備，可大幅度降低生產(chǎn)過程中的能耗，同時避免了改性瀝青儲存穩(wěn)定性差的問題。同時普通瀝青比改性瀝青便宜1400～1500元／t，抗車轍劑的生產(chǎn)成本約10000元／t，改性瀝青混凝土要比普通瀝青混凝土增加成本18元／t；若是采用普通瀝青混凝土+0.35%抗車轍劑，路用性能優(yōu)于改性瀝青混凝土，而且節(jié)省24元／t。

3.3.3 不影響配合比設計

在任何摻加量下均不改變?yōu)r青混合料的級配，僅在摻量＞0.4%時，需對油石比進行微調(diào)。

3.3.4 施工工藝簡單

直接加入到拌和缸中，只需適當延長拌和時間和提高施工溫度，拌和、攤鋪、碾壓均不受影響。

3.3.5 按需求定摻加量

不同于改性瀝青，摻加抗車轍劑能夠根據(jù)所期望的抗車轍性能程度不同，添加不同摻量的抗車轍添加劑，在達到需求的基礎上相對減少成本。

3.4 抗車轍劑的使用

3.4.1 摻加用量

抗車轍添加劑的使用劑量一般為瀝青混合料的0.3～0.5%，即每噸瀝青混合料中摻加3～5kg。交通量大、重型車輛多的路段采用上限0.5%，特殊路段可摻加 0.6%以上。

3.4.2 施工工藝

添加抗車轍劑的施工工藝方便簡單，主要如下：

（1）當瀝青混合料中礦料加熱到170～180℃時，將添加劑一次性直接投入拌和鍋內(nèi)進行干拌，拌和時間可增加15秒左右；

（2）加入熱瀝青繼續(xù)攪拌，拌和時間可相對增加10秒左右；

（3）摻加瀝青混合料抗車轍劑后，瀝青混合料出料溫度、攤鋪溫度和初壓溫度比同等氣溫下普通瀝青混合料提高10℃；

（4）成品混合料的質(zhì)量控制、儲存運輸及攤鋪碾壓按常規(guī)的混合料進行。

4 結(jié)論

總之，目前城鎮(zhèn)道路混凝土路面常用AC-10、AC-13、AC-16、AC-20及AC-25等類型，容易出現(xiàn)車轍現(xiàn)象。為了預防及減少城鎮(zhèn)道路路面的車轍，需要采用改性瀝青混凝土或者摻入添加劑，而抗車轍劑是目前解決這一問題行之有效且性價比比較高的措施。

［1］中華人民共和國行業(yè)標準.CJJ 37-2012城市道路工程設計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社.

［2］中華人民共和國行業(yè)標準.JTG D50-2006公路瀝青路面設計規(guī)范[S].人民交通出版社.

［3］丁慶軍.瀝青混凝土抗車轍劑研究及應用[j].中外公路,第28卷 第1期.