瀝青路面交叉口新型車轍處治材料的綜合應用研究

謝斌XIE Bin

（揚州市公路事業發展中心，揚州 225000）

0 引言

交叉口路面車轍病害是指交通荷載作用下，機動車輪胎在路面上滾動形成的凹槽或者凸起[1]。波浪形變是國道路面交叉口常見的病害之一，主要表現為路面上出現波浪狀起伏形變，給車輛的行駛帶來不適和顛簸感。這種病害會嚴重影響駕駛者的行車安全和舒適性，同時也會增加車輛的維護成本[2-3]。

人們提出了處治瀝青路面車轍病害的各類措施，初期上面層開始使用SBS 改性瀝青混合料SMA-13 和Sup-13等結構，但由于其成本較高，大多用于車轍需求較高的路段，且規模相對較小[4-5]。近些年來，最為普遍的是采取各種各樣的改性瀝青，其中抗車轍劑和高模量瀝青因其具有良好的路用性能[6-7]而得到了越來越廣泛的應用。兩種材料都是環保、經濟、效益顯著的先進道路材料，對于提高道路承載能力、降低維護成本，具有重要意義[8]。

瀝青路面交叉口因其車轍較為嚴重，但目前只在上面層或者中面層使用改性瀝青，這種單層改性瀝青混合料并不能有效地解決交叉口車轍病害，因此，本文依托華東某國道交叉口路面改造工程，分別將高模量瀝青混合料和抗車轍劑瀝青混合料用于下、上面層，復合使用兩種改性瀝青混合料，其路面鋪裝結構為下面層6cm 高模量瀝青混合料HMAC13+上面層抗車轍劑瀝青混合料Sup13，對兩類瀝青混合料的性能進行了檢測，并鋪筑了實體工程，可為今后此類技術在道路交叉口路面鋪裝養護維修的應用與推廣提供參考。

1 原材料

1.1 集料和填料

本試驗粗集料采用玄武巖集料，細集料選用石灰巖集料。所選用的集料符合石質堅硬、清潔、干燥、無風化顆粒、不含雜質的條件。填料為石灰巖礦粉。根據《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）對其各項性能檢測，結果見表1～表2。可見，本次所用礦料性能均滿足規范要求。

表1 礦料篩分結果

表2 填料性能指標及試驗結果

1.2 瀝青

本試驗選用PG 76-22 型號改性瀝青，依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）對瀝青性能指標進行檢測，測試結果見表3。本次所用瀝青的性能指標均符合相關規范要求。

表3 SBS 改性瀝青性能指標及試驗結果

1.3 高模量劑

復合高模量劑由某路面材料公司生產，外觀為黑色顆粒狀固體，具體技術指標見表4。各項指標均滿足規范要求。高模量劑可替代部分瀝青，本次高模量摻量為礦料質量的1%。

表4 復合高模量劑技術要求

1.4 抗車轍劑

抗車轍劑由某路面材料公司所生產，外觀為黑色顆粒狀固體，摻量為礦料質量的0.3%，各項技術指標見表5，均滿足規范要求。

表5 抗車轍劑技術指標

2 瀝青混合料級配設計

經過實驗室反復調試，確定高模量瀝青混合料HMAC-13 油石比為5.2%（1%高模量劑+4.2%瀝青），拌合溫度為180℃，成型溫度為160℃。抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 油石比為4.8%，拌合溫度為180℃，成型溫度為160℃。兩種瀝青混合料的典型級配范圍如表6～表7。

表6 高模量瀝青混合料HMAC-13 級配范圍

表7 抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 級配范圍

3 瀝青混合料路用性能檢測

3.1 高模量瀝青混合料HMAC-13 路用性能檢測

對HMAC-13 的路用性能進行了測試，并選擇了某同類產品進行對比，結果如表8 所示。

表8 高模量瀝青混合料HMAC-13 路用性能指標

從表8 可以看出，相比于同類產品，高模量瀝青混合料HMAC-13 力學性能更為出色，馬歇爾穩定度達到了16.2kN，較同類產品提升了12.3%；在高溫性能方面，高模量HMAC-13 的動穩定度達到了8670 次/mm，較同類產品提升了25.5%，高溫抗車轍性能顯著，表明高模量HMAC-13 路面在荷載作用下更不易變形，具有更小的車轍深度。究其原因，在于本次使用的高模量劑具有較大的模量，在相同荷載作用下的變形更小，并且摻量較高（達到了礦料質量的1%），因此具有比較優異的高溫性能。水穩定性方面，在浸水作用下，高模量HMAC-13 和同類產品的殘留穩定度比分別為89.2%和86.5%，抗水損害性能略微提升。考慮到高模量HMAC-13 是應用到下面層，受低溫影響不大，因此本研究沒有對其低溫抗裂性能進行測試。

3.2 抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 路用性能檢測

對Sup-13 的路用性能進行了測試，并與未添加抗車轍劑的常規SBS 瀝青混合料進行對比，結果如表9 所示。

表9 抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 路用性能指標

從表9 可以看出，相比于SBS 改性瀝青混合料Sup-13，抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 馬歇爾穩定度達到了其2 倍左右，流值無顯著變化，力學性能顯著提升。高溫性能方面，在60℃車輪荷載作用下，抗車轍劑瀝青混合料的動穩定度較添加之前大幅提升了92.5%，達到了10680 次/mm，效果非常明顯；低溫性能方面，在-10℃下，低溫斷裂應變較SBS 改性瀝青混合料Sup-13 略微提升，達到了2827，均滿足規范要求；水穩定性方面，在浸水作用下，抗水損害性能略微降低，但仍滿足規范要求。可見，抗車轍劑主要對Sup-13 瀝青混合料的高溫性能提升顯著，對于低溫性能和水穩定性影響不大。究其原因，抗車轍劑是一種硬質的高分子材料，硬度高，融化之后與瀝青形成三維交叉網絡，其具有較高的粘度，可以限制集料的運動，對瀝青混合料的高溫抗變形性能具有明顯的改善作用。

4 工程應用

針對華東某國道交叉口進行高模量與抗車轍劑瀝青路面鋪裝結構進行試驗段實施應用。使用范圍為第一車道停止線60m 范圍內。

4.1 高模量瀝青混合料施工

在正式施工前，檢查所有機械設備，保證其正常使用狀態。

高模量瀝青混合料生產僅添加復合高模量劑投放環節，本研究采取人工投料方式。事先將高模量劑進行小袋包裝，每一小包的重量和拌和樓的每盤產量相匹配。先將高模量劑與集料進行干拌，本次工程干拌時間15 秒，然后加入改性瀝青進行拌和，拌和時間約40 秒。高模量瀝青混合料運輸采用大噸位自卸式汽車，運輸前后移動，料車分前、中、后三次裝料。運料車有良好的篷布覆蓋設施，卸料過程中繼續覆蓋，直到卸料結束取走篷布，以資保溫。嚴格控制高模量瀝青混合料的施工溫度，其施工溫度范圍按照表10 控制。現場配備溫度檢測設備，經檢測，運輸至現場溫度檢測為182.2℃，攤鋪溫度175℃，符合要求。

表10 HMAC-13 瀝青混合料施工控制溫度

高模量瀝青混合料松鋪系數1.2，攤鋪速度控制為2～4m/min，碾壓方案如表11 所示。高模量瀝青混合料的壓實對溫度比較敏感，為保證壓實度和平整度，初壓應在混合料不產生推移、開裂等情況下盡量在攤鋪后較高溫度下進行。如有粘輪現象，必要時可噴涂清水或皂水，不得向壓路機輪上涂油或油水混合液以避免溶解瀝青。在碾壓過程中，當路面溫度下降到110℃左右時，可安排膠輪壓路機補復壓一遍，以保證瀝青混合料的平整度。

表11 HMAC-13 瀝青混合料碾壓方案

4.2 抗車轍劑瀝青混合料施工

抗車轍劑瀝青混合料生產與普通瀝青混合料生產基本相似，主要的不同之處在于需將抗車轍劑加入拌合鍋中進行拌合，本研究采用人工投料方式。事先將抗車轍劑進行小袋包裝，每一小包的重量和拌和樓的每盤產量相匹配。先將抗車轍劑與集料進行干拌，本次工程干拌時間10秒，然后加入改性瀝青進行拌和，拌和時間約40 秒。運輸采用大噸位自卸式汽車，運輸前后移動，料車分前、中、后三次裝料。運料車有良好的篷布覆蓋設施，卸料過程中繼續覆蓋，直到卸料結束取走篷布，盡量減少瀝青混合料在運輸過程的溫度散失。嚴格控制高模量瀝青混合料的施工溫度，其施工溫度范圍與高模量瀝青混合料相同，按照表10 所示進行控制。

現場配備溫度檢測設備，經檢測，運輸至現場溫度檢測為180.6℃，攤鋪溫度173.5℃，符合要求。攤鋪速度3m/min，碾壓方案如表12 所示。

表12 Sup-13 瀝青混合料碾壓方案

經施工后檢測，高模量HMAC-13 和抗車轍劑Sup-13的壓實度、滲水系數等指標均滿足相關規范要求，表明此次施工較好地實現了施工目標。

開放交通后，對路段進行了持續跟蹤，經使用半年后，交叉口區域高模量與抗車轍劑瀝青路面鋪裝使用良好，無任何病害，應用效果顯著。

5 結語

本文依托華東某國道交叉口路面改造工程，對高模量與抗車轍劑瀝青混合料復合使用的交叉口路面鋪裝結構進行研究。①采用高模量瀝青混合料HMAC-13，穩定度達到了16kN，60℃動穩定度達到了8000 次/mm，極大地提升下面層力學性能與抗車轍性能，同時抗水損害性能滿足要求。②采用抗車轍劑瀝青混合料Sup-13，穩定度達到了18kN，60℃動穩定度達到了10000 次/mm，遠超了技術規范要求，能夠大幅減少交叉口瀝青路面，同時，低溫抗裂性能與水穩定性能有略微提升。③采用6cm 高模量瀝青混合料HMAC-13+4cm 抗車轍劑瀝青混合料Sup-13 路面鋪裝結構，對某國道交叉口路面進行了施工工程的實施，經半年觀測，鋪裝整體使用效果良好。