抗車轍瀝青混凝土在平陽高速公路的應用

趙 凱，陳明星

(1.山西平陽高速公路建設管理處;2.山西省交通科學研究院黃土地區公路建設與養護技術交通行業重點實驗室)

山區重載高速公路行車道輪跡帶上會出現明顯的車轍病害，要求瀝青路面具有較好的高溫抗車轍能力。采用抗車轍劑是提高瀝青混合料高溫穩定性最有效的途徑之一。PR PLAST.S(簡稱PR)是法國改善瀝青混合料高溫穩定性的一種抗車轍材料，它能充分提高瀝青混合料的眾多特征，特別是抵抗車轍變形的特征;車轍王是深圳市海川實業股份有限公司生產的抗車轍劑，兩種產品通過與集料表面的增粘、加筋、填充等多重作用而大幅提高瀝青混合料的高溫穩定性。與SBS 改性劑相比，抗車轍劑可以減少設備投資，減少瀝青老化，易于貯存和混合。通過對比試驗，分析兩種產品對提高瀝青混合料抗車轍性能的影響，在山西平定至陽曲高速公路中面層中添加0.5%的抗車轍劑，以此來提高平陽高速公路瀝青路面的整體質量、減少瀝青路面的車轍，并進行了跟蹤觀測。

1 工程概況

山西平定至陽曲高速公路是山西省高速公路網“三縱、十一橫十一環”主骨架第五橫的重要組成部分，向東直抵京津冀地區，向西通往呂梁和陜西佳縣榆林產煤區，與連云港至蘭州國道主干線相接，形成快速連接東西部物流、煤運的大通道;全長123.321 km，采用雙向六車道高速公路標準建設，設計速度采用100 km/h，路基寬度33.5 m，橋涵設計的汽車荷載等級為公路—I 級。

全線分輕重車道設計，特重車道(陽曲至平定方向)每車道上累計當量軸次為1.63 ×108 次，路面結構為4 cm AC－13 +6 cmAC－20 瀝青混凝土+12 cm ATB－30 瀝青穩定碎石+40 cm 水泥穩定碎石+20 cm 水泥穩定碎石;重車道(平定至陽曲方向)每車道上累計當量軸次為2.48 ×107次，路面結構為4 cm AC－13 +6 cm AC－20 +7 cm AC－25瀝青混凝土+36 cm 水泥穩定碎石+20 cm 水泥穩定碎石。瀝青路面上面層瀝青SBS 改性，中面層添加抗車轍劑。交通組成見表1，貨車比重為56.82%。

表1 交通組成表

2 添加抗車轍劑的瀝青混合料高溫性能試驗研究

2.1 試驗用材料

PR PLAST.S 抗車轍劑為直徑4 mm 黑色片狀顆粒，密度為0.91 ～0.965 g/cm3，熔點140 ～150 ℃，屬于改性的PE;車轍王抗車轍劑為直徑4 mm 黑色柱狀顆粒，密度為0.92 ～1.10 g/cm3，熔點150 ℃左右。抗車轍劑摻量為瀝青混合料總質量的0.5%。試驗采用粗集料為灰綠巖碎石，細集料為石灰巖機制砂，填料為石灰巖礦粉，瀝青為SK90。技術指標符合瀝青路面施工技術規范要求，見表2 ～表5。

表2 粗集料的技術指標

表3 細集料的技術指標

表4 礦粉的技術指標

表5 SK90 瀝青的技術指標

2.2 試驗采用的混合料級配

試驗采用AC－13 型瀝青混合料，10 ～16 mm 碎石∶5 ～10 mm 碎石∶3 ～5 mm 碎石∶0 ～5 mm 機制砂∶礦粉=19∶24∶10∶7，合成級配見表6。

表6 試驗采用的AC－13 型瀝青混合料的級配

2.3 試驗結果與分析

為研究抗車轍瀝青混合料的抗車轍變形能力，進行了不同摻量、不同試驗溫度的車轍試驗。

(1)60 ℃車轍試驗

圖1 為兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗動穩定度結果，圖2 為60 ℃車轍試驗60 min 試件的變形。由圖1 可見瀝青混合料的動穩定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大;60 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍動穩定度都大于10 000 次/mm，說明兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗車轍能力。由圖2 可見車轍試件60 min 的變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍試件60 min 變形均小于1 mm，表明兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗變形能力。

圖1 兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗動穩定度結果

圖2 兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗60 min 試件的變形

(1)70 ℃車轍試驗

圖3 為兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗動穩定度結果，圖4 為70 ℃車轍試驗60 min 試件的變形。由圖3 可見70 ℃試驗溫度下，瀝青混合料的動穩定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大，這與60 ℃的規律一致;不同摻量的PR PLAST.S 比車轍王的動穩定度大，說明在70℃的高溫條件下PR PLAST.S 比車轍王具有更高的抗車轍能力;摻加0.5%、0.6%兩種抗車轍劑的瀝青混凝土動穩定度大于5 000(次/mm)，滿足山西省地方標準《公路抗車轍瀝青混合料設計與施工技術規范》(DB14/T677－2012)的要求。由圖4 可知70 ℃試驗溫度下，車轍試件60 min 的變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小;由圖2、圖4 可知試件60 min 的變形隨著試驗溫度的升高而增大。

圖3 兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗動穩定度結果

圖4 兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗60 min 試件的變形

圖5 為70 ℃比60 ℃車轍試驗動穩定度降低值的比較。從圖1、圖3、圖5 可知，70 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 車轍動穩定度比60 ℃時分別下降了42.3%、39.7%、40.8%;0.4%、0.5%、0.6%的車轍王車轍動穩定度比60 ℃時分別下降了85.7%、58.7%、49.0%;隨著試驗溫度的升高，相同摻量的車轍王的動穩定度降低大于PR PLAST.S，而PR PLAST.S 瀝青混合料則衰減相對較緩，在高溫抗車轍能力方面PR PLAST.S 具有更大的優勢。

圖5 70 ℃比60 ℃車轍試驗動穩定度降低值的比較

3 實體工程車轍檢測結果

在山西平陽高速公路第一合同段至第四合同段80 km中面層采用0.5%車轍王抗車轍劑改性，第五合同段至第七合同段43 km 中面層采用0.5%PR PLAST.S 抗車轍劑改性。兩年后采用加拿大Fugro Roadware 公司的ARAN9000 多功能道路檢測車對路面車轍深度進行了檢測，結果見表7，車轍深度在3 mm 以內，為表面層的壓密變形，未出現車轍，說明抗車轍技術可以有效解決山區高速公路的車轍病害。

表7 路面車轍深度評價表

4 結 論

(1)瀝青混合料的動穩定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大，試件的60 min 變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小;60 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍動穩定度都大于10 000 次/mm，兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗車轍能力。

(2)車轍試驗動穩定度隨著試驗溫度的增加而降低，60 min 試件的變形隨著試驗溫度的增加而增大;摻加車轍王瀝青混合料的抗車轍能力會衰減較快，而相同摻量的PR PLAST.S瀝青混合料則衰減相對較緩;摻加0.5%、0.6%兩種抗車轍劑的瀝青混凝土70 ℃動穩定度大于5 000 次/mm。

(3)摻加0.5%車轍王和0.5%PR PLAST.S 抗車轍劑后，大大提高了中面層瀝青混凝土的高溫抗車轍性能，提高了平陽高速公路路面的抗車轍能力，路面無車轍病害。

［1］陳明星.PR PLAST.S 瀝青混合料性能試驗研究［J］.山西交通科技，2008，(1):27－29.

［2］徐寶龍.山區公路長大縱坡路段抗車轍劑的應用研究［J］.黑龍江交通科技，2010，(5):16－17.