無車轍瀝青路面處治技術在路面車轍病害中的應用研究

摘" 要：針對G312線黑山湖至橋灣路段車轍病害嚴重的問題，提出了采用無車轍瀝青路面[wl3]"（No-Rutting Pavement，NRP）處治技術。通過室內試驗研究，確定NRP混合料的原材料技術要求、配合比設計等。通過NRP處治技術的鋪筑應用，明確其各項技術指標與施工工序，并對其路用性能進行分析評價。結果表明，NRP處治技術可以顯著提高瀝青路面抵抗永久變形的能力，具有較好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：無車轍瀝青路面 "車轍病害" 瀝青混合料 ""配合比"

Research on the Application of Non rutted Asphalt Pavement Treatment Technology in Pavement Rutting Diseases

YANG Chengda

Gansu Wuwei Highway Development Center， Wuwei， Gansu Province， 733000 China

Abstract： In response to the serious problem of rutting diseases on the G312 line from Heishan Lake to Qiaowan， the use of No-Rutting Pavement （NRP） treatment technology is proposed. Through indoor experimental research， the technical requirements of raw materials and mix design of NRP mixture are determined. Through the application of NRP treatment technology in paving， it clarifies its various technical indicators and construction procedures， analyzes its road performance， and evaluates its economic and social benefits. The results indicate that NRP treatment technology can significantly improve the ability of asphalt pavement to resist permanent deformation， and has good economic and social benefits.

Key Words： No-Rutting Pavement; Rutting disease; Bituminous mixture; Mix proportion

G312線黑山湖至橋灣路段近年來交通量逐年增大，平均晝夜交通量為7 000輛左右，其中，特大貨車占比達到80%以上。常年重型荷載作用使該路段路基、路面損壞加速，在溫度應力和行車荷載的共同影響下，導致路面不同程度出現車轍病害。NRP改性劑是針對特重交通和苛刻工況路段瀝青路面專門開發的，其高溫抗變形能力非常突出，能夠有效提高瀝青路面抵抗永久變形的能力。本研究將NRP改性劑拌和得到的瀝青混合料應用于路面車轍病害處治，通過優化瀝青混合料配合比設計、采用特定施工工藝，將瀝青路面車轍深度指數保持在良以上，且不發生1.5 cm以上車轍。通過后期跟蹤觀測，NRP鋪裝技術的應用可以顯著提高瀝青路面抵抗永久變形的能力，具有較好的經濟效益和社會效益。

1 項目研究意義與現狀

近年來，隨著大型貨車的超載行為逐漸增多，瀝青路面出現的車轍病害已經成為了公路最主要的安全隱患之一。NRP處治技術是針對特重交通和苛刻工況路段瀝青路面專門開發的，其高溫抗永久變變形能力非常突出，能夠有效改善瀝青路面抵抗永久變形的能力，延長道路使用壽命^[1-2]。G312線嘉清段于2016年7月開工建設，于2018年1月正式通車運營，全線采用二級公路建設標準，設計時速80 km/h，路面寬度12 m。原路面結構層采用“20 cm水泥穩定砂礫底基層+20 cm水泥穩定碎石基層+5 cmAM-20中粒式瀝青碎石下面層+4 cmAC-13瀝青混凝土瀝青上面層”組成，設計采用90#基質瀝青。該項目自建成通車運營以來，部分路段車轍病害日趨嚴重。

2 項目解決的關鍵問題

本項目主要解決以下問題：一是通過室內試驗研究提出NRP混合料的原材料技術要求、級配范圍、配合比設計等數據；二是通過NRP鋪筑應用，進行后期路用性能觀測分析，最后進行經濟效益和社會效益評價。

3 "NRP原材料的主要性能

3.1 主要路用材料

本次研究所使用瀝青為改性瀝青^[3]，黏層采用[wl4]"改性乳化瀝青，粗集料、細集料、礦粉等經檢測，其主要技術指標符合相關規范要求。

3.2" 無車轍改性劑

4 NRP混合料配合比設計

4.1 級配組成設計

根據前文中對集料的篩分試驗結果，對瀝青混合料級配組成進行了設計，各檔集料組成比例：0～3 mm碎石∶3～5 mm碎石∶5～11 mm碎石∶11～15 mm碎石∶礦粉＝32%∶10%∶30%∶24%∶4%。

4.2 試件制備方法

將0.4%摻量的改性劑和熱集料干拌60 s，加入預定用量的基質瀝青拌和90 s，加入礦粉后再次拌和90 s。混合料拌制完畢后，放入烘箱中短期老化2 h，將NRP改性瀝青混合料從烘箱中取出，按照有關規定成型試件。

4.3 馬歇爾試驗

選用4.6%、4.9%、5.2%三個油石比，每種油石比各制備4個試件，試件尺寸為φ101.6×63.5±1.3 mm，混合料拌合溫度為185～195 ℃。混合料拌合均勻后，老化2 h，老化溫度為180～190 ℃。試件成型后，靜置過夜，采用表干法測定瀝青混凝土試件的密度，并據此計算試件的空隙率、飽和度等物理指標^[4]。將試件浸入（60±1）℃的水浴中保溫30 min，測定其穩定度和流值指標。

4.4 確定最佳油石比

根據試驗數據，經計算確定最佳油石比為4.9%。

4.5 配合比驗證

根據前文中瀝青混合料最佳油石比成型試件，進行混合料性能驗證。試驗結果如表2所示。

5 "NRP處治技術的具體應用

5.1 試驗段鋪筑

本次路面試驗路段樁號為下行線K3023+550～K3023+750段，長度200 m，推鋪寬度3.75 m，上面層結構采用4 cm厚NRP改性瀝青混凝土AC-13。通過室內試驗確定的目標配合比為：礦粉∶0～3 mm碎石∶3～5 mm碎石∶5～10 mm碎石∶10～15 mm碎石=3%∶25%∶20%∶27%∶25%，油石比為5.0%，抗車轍劑摻量為0.4%，動穩定度為19 687.5次/mm。

5.2 施工工藝

5.2.1 施工前準備

（1）必須配備齊全的施工機械和配件，做好開工前的保養和調試工作。（2）鋪筑瀝青層前，經檢查舊瀝青路面或下承層已被污染時，必須清洗或經銑刨處理后方可鋪筑瀝青混合料。（3）按規定對各種原材料進行抽樣檢驗，檢驗材料的質量。（4）乳化瀝青的灑布應均勻、不露白、不積液，灑布量應滿足設計要求。

5.2.2" 混合料的拌制

（1）NRP混合料改性劑應直接投入瀝青拌和樓拌缸使用，可以選用投料機或人工投放方式。（2）混合料生產干拌8～15 s，混合料濕拌時間不應低于50 s。（3）NRP改性瀝青混合料拌和溫度應符合有關規定。（4）拌制的改性瀝青混合料應均勻一致，無花白料、無粗細料離析、無結團成塊等現象。（5）瀝青混合料的生產溫度應符合設計要求。（6）逐車檢測瀝青混合料的溫度。

5.2.3 混合料的運輸

熱拌瀝青混合料運輸宜用苫布覆蓋保溫、防雨、防污染。運料車進入攤鋪現場時，不得污染路面。

5.2.4 混合料的攤鋪

熱拌瀝青混合料應采用履帶式攤鋪機進行攤鋪鋪筑過程中，應選擇具有適宜的振動頻率和振幅，以提高路面的初始壓實度。攤鋪機必須緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪，攤鋪速度宜控制在1～3 m/min的范圍內^[5]。

5.2.5 碾壓

壓路機應以緩慢而均勻的速度碾壓，壓路機的碾壓溫度應符合設計要求，并根據混合料種類、壓路機、氣溫、層厚等情況經試壓確定。

5.2.6 接縫處理

瀝青路面的施工必須接縫緊密、連接平順，不得產生明顯的接縫離析，碾壓一體，充分壓實，連接平順。

5.2.7 開放交通

熱拌瀝青混合料路面應待攤鋪層完全自然冷卻，混合料表面溫度低于50 ℃后，方可開放交通。

5.3 試驗段質量檢測結果

（1）瀝青混合料礦料級配經試驗檢測與生產配合比誤差符合設計要求：油石比為4.9%，與設計值5%的差值為0.1%。符合設計偏差要求：動穩定度19 687.5次/mm，符合設計要求。

（2）鉆芯取樣進行壓實度試驗，結果均符合設計要求（最大理論密度的93%，試驗室密度的98%以上）。

（3）平整度：用3 m直尺檢測平整度，每100 m測一處，均符合瀝青路面施工規范中瀝青上面層小于或等于5 mm的要求。

（4）厚度：通過鉆芯檢測，其壓實厚度分別為4.1 cm、3.9 cm、4.2 cm，符合設計和規范要求。

5.4 路用性能觀測

5.4.1 平整度

使用3 m直尺對K3021+000～K3021+550段處治路面平整度進行跟蹤觀測分析。項目實施前，上述路段路面車轍深度較大，影響行車舒適性和安全性。項目實施40 d后，路面平整，行車舒適，路面平整度保持良好。

5.4.2 滲水系數

使用滲水試驗儀對上述路段滲水系數進行檢測。經綜合分析，項目實施后，各路段路面滲水系數隨觀測時間的增長呈逐漸下降的趨勢，但均滿足規范中對滲水系數的要求。

"5.4.3 抗滑度

使用擺式摩擦儀對上述路段摩擦系數進行檢測后分析。項目實施后，各路段路面摩擦系數隨觀測時間的增長呈逐漸下降的趨勢，但均滿足規范中對摩擦系數的要求。

6 "NRP處治技術的應用效果評價[wl5]

6.1 質量評價

此次車轍病害處治共計22 180 m²，根據前期配合比試驗檢測合格后，進行試驗段鋪筑成功，以及后續正式鋪筑后的跟蹤觀測，鋪筑路面結構穩定、無車轍、無裂縫，效果較為理想。

6.2 工藝評價

該施工工藝簡單可控，與常規瀝青路面施工工藝大致相同，可以提高路面的使用性能與行車舒適性和安全性。

6.3 經濟評價

該施工工藝高溫抗永久變形能力比常規SBS改性瀝青路面有大幅度提高，生命周期成本比常規類型改性瀝青路面大幅度降低，同時無需增加額外施工環節和專用設備，大大降低了養護生產綜合經濟成本。

6.4 總體評價結論

（1） NRP改性劑、粗集料、細集料、礦粉、乳化瀝青等原材料基本性能試驗確定NRP混合料原材料技術性能符合要求。

（2） 對混合料中摻入不同摻量的NRP改性劑，通過對空隙率、穩定度、流值、礦料間隙率、瀝青飽和度等試驗指標，提出了適宜NRP配合比；對摻入NRP改性劑的瀝青混合料進行車轍試驗動穩定度、浸水馬歇爾殘留穩定度等指標試驗，瀝青路面混合料各項指標滿足相關技術要求。

（3） 通過鋪筑試驗段，并評價平整度、滲水系數、抗滑度等，確定了摻加NRP改性劑的瀝青混合料拌和、運輸、攤碾過程中的施工工藝。

（4） NRP的實施有效改善了該路段車轍，路面平整度和外觀質量大幅提升。通過對試驗段進行實測跟蹤發現，鋪筑路面結構穩定、無車轍、無裂縫，為國省干線公路NRP技術的推廣應用積累了寶貴經驗。

參考文獻

[1]朱宏亮.NRP改性瀝青混合料路用性能評價及其實體工程應用[J].運輸經理世界，2021（3）：136-138.

[2]呂健涵，呂奉麗，劉芝敏等.無車轍路面在道路交叉口的應用[J].山東交通學院學報，2024，32（3）：56-62.

[3]劉運學，郭學艷，范兆榮等.不同SBS改性瀝青的性能研究[J].化學研究與應用，2024，36（7）：1646-1651.

[4]張計.山區高速公路瀝青路面預防性養護技術應用研究[D].重慶.重慶交通大學，2022.

[5]晏群.高速公路熱拌瀝青混合料施工技術[J].運輸經理世界，2024（30）：47-49.