高模量抗车辙剂在天津港南疆路中的应用

刘恩忠 王建勇

摘要：本文就天津港南疆路应用高模量ZQ-3抗车辙剂的室内对比试验与施工的应用进行浅谈。

关键词：高模量。 抗车辙。

0 引言

目前，我国大多数高速公路和港区道路，由于交通量渠化，和超载超限车辆对路面的破坏等因素，各种病害相继出现，尤其是车辙病害，已经成为最严重的路面破坏类型之一，本文结合天津港南疆路路面施工情况，简要说明高模量ZQ-03抗车辙剂在具体工程中的应用，以期对今后降低重载公路车辙病害的产生提供借鉴性。

1. 材料的选择与控制

粗集料为用河北省易县料场生产的玄武岩岩碎石，碎石分为三档，分别为10-20mm、5-10mm，细集料为蓟县碎石厂生产的0-5mm的石灰岩除尘机制砂；填料：采用蓟县矿粉厂石灰岩矿粉；沥青：试验采用两种沥青，一种为壳牌90#基质沥青，另一种为壳牌SBS I-C改性沥青。

2. 室内配合比设计流程

高模量室内拌和的流程与SBS改性沥青加热工艺流程基本一致，具体如下：高模量与沥青混合料掺量为0.6%,添加高模量集料的加热温度要比使用SBS改性集料高10℃，把按比例逐级进行称量配制得矿料放入设定规定温度的烘箱里，进行加热，矿料在烘箱内至少恒温4~5个小时。方可取出拌和混合料。由于高模量是高分子聚合物，集料温度达不到不能使高分子聚合物得到充分软化，就改变不了石料与高模量的结构。增加矿料和高模量的拌和时间为90S。增加了石料和高模量的剪切时间。高模量才能形成网状，增强石料之间的粘结力。然后加入沥青湿拌60秒。让矿料与高模量沥青充分融合。

表 1 配合比设计过程中的加热温度

试验环节 90#添加高模量加热温度 SBS改性沥青加热温度

沥青加热温度 150~160 160~170

集料加热温度 180~190 170~180

拌和温度 170~180 170~180

击实温度 160~165 160~165

3. 混合料性能比对

采用上述室内配合比设计方法，得出如下AC-20沥青混合料的性能参数：

表290#基质沥青加入高模量与SBS各项性能对比

油石比%及沥青种类 马氏密度 理论密度 VV% 稳定度KN 流值（0.1mm） 残留稳定度% 劈裂强度比

90#(4.2%+0.6%)高模量 2.468 2.575 4.2 16.4 28.1 92.1 85.6

SBS I-C#(4.2) 2.465 2.570 4.2 12.7 35.4 88.2 81.9

细则要求 -- -- 3~6 ≥10 15~40 ≥85 ≥80

表3动稳定度对比

沥青混凝土AC-20及沥青类型 高模量掺量% 动稳定度（次/mm） 车辙深度mm

90#基质沥青 0 1260 5.1

SBS I-C改性沥青 0 4430 1.98

90#基质沥青 0.2 6500 1.76

0.4 10080 1.52

0.6 12693 0.91

可以看出，通过室内的各项指标对比来看90#基质沥青加入高模量各项性能均大于使用SBS改性沥青的指标。能够改善路面使用性能，从而提高路面的抗车辙、抗疲劳性能，并对混合料的水稳定性和低温抗裂性都有所改善，高模量添加剂的作用机理：

3.1 嵌挤作用

高模量在施工过程中由于高温的作用而软化,这些微粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用,加强了混合料之间的相互作用力,使混合料之间更加紧密,降低了成型路面的渗透性.同时增加了沥青混合料承受荷载的能力.

3.2 加筋作用

由于高模量中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度,它在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用.由于聚合物纤维的存在,它在胶结料中形成网状,加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性.

3.3 胶结作用

高模量投入沥青混合料的拌和锅中,在170~180°C的温度下,首先通过与矿料干拌,使它软化,继续加入沥青拌和,高模量颗粒与沥青形成胶结作用，使沥青性能得到改善.提高了沥青的软化点;降低了对温度的敏感性;增加了沥青与矿料的粘附能力.

3.4 变形恢复作用

高模量的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形.

4.施工工艺

4.1 混合料的拌合

高模量ZQ-3和SBS添加方法的区别在于，高模量结构沥青料是添加到沥青混合料里面，在拌合楼进行添加，而SBS是在添加到沥青里面，在工厂进行添加，制成改性沥青成品料运抵现场后，再和集料进行拌和。高模量添加工艺较简单，拌合仓打开取料口，人工将事先称好的高模量在拌和机放料时投放进去，集料加热温度180~190℃，比使用改性沥青的温度还要高10℃。同时适当的延长混合料的干拌时间，热矿料的干拌时间为20S。矿料的称量与高模量同时加入到拌和锅内，是高模量和集料在拌和过程中得到充分的剪切。拌和站的出料温度不得低于165℃，也不得高于180℃。

4.2 混合料的运输

4.2.1采用数字显示插入式热电偶温度计（必须经常标定）检测高模量沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。插入深度要大于150mm。在运料卡车侧面中部设专用检测孔，孔口距车箱底面约300mm。4.2.2 拌和机向运料车放料时，汽车应前后移动，分三堆装料，以减少粗集料的离析现象。4.2.3 高模量沥青混合料运输车的运量应较拌和能力和摊铺速度有所富余，每台摊铺机前方应有三辆运料车等候卸料。4.2.4 运料车应用完整无损的双层蓬布覆盖，卸料过程中继续覆盖，直到卸料结束取走蓬布，以保温防雨或避免污染环境。测量出厂温度是否符合规定值，混合料低于160℃或高于190℃废弃。4.2.5 车内清洁，第一次使用要涂刷隔离剂，每日班后清理。运料车进入摊铺现场，轮胎上不得粘有泥土等赃物，污染路面。

4.2.6 运输车行驶在路面上不得急刹车或急弯掉头，防止透层、封层损伤。

4.3 混合料的摊铺

4.3.1 摊铺机要求：选用二台性能相同的ABG423摊铺机梯队式联合进行施工。前后两机的距离间隔为5~8m，摊铺机设定相同运行参数。具有可加热熨平板和振动夯压实装置，摊铺拼接宽度为6m、、6.5m、6.25m。同时为了减小高模量沥青混合料离析，在螺旋布料器挡板下方加设挡板。

4.3.2 摊铺机的摊铺速度应根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度摊铺宽度，2~3m/min予以调整选择，做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。

4.3.3 由于高模量沥青混合料粘度大机械摊铺的混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在局部离析严重的情况下进行处理允许用人工找平或更换混合料。

4.3.4 摊铺机应调整到最佳工作状态，调好螺旋布料器两端的自动料位器，并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料位以略高于螺旋布料器2/3为度，使熨平板的档板前混合料的高度在全宽范围内保持一致，避免摊铺层出现离析现象。

4.3.5 对于6cm厚的AC-20中面层，其松铺系数定为1.24。摊铺厚度采用钢丝引导的高程控制方式。钢丝为扭绕式，直径不小于2mm，钢丝拉力大于1000N，每5 m设一支架。靠路肩一侧摊铺机在前，外侧架设钢丝，内侧用铝合金梁引导高程，摊铺机上安装横坡仪控制摊铺层横坡；后面摊铺机外侧架设钢丝，内侧在摊铺好的层面上走“雪撬”。检测松铺厚度是否符合规定，以便随时进行调整。摊前熨平板应预热至规定温度。摊铺机熨平板必须拼接紧密，不许存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕。

4.3.6 摊铺遇雨时，立即停止施工，并清除未压实成型的混合料，遭受雨淋的混合料应废弃，不得卸入摊铺机摊铺。

4.4 高模量沥青混合料的压实成型

4.4.1 高模量高模量沥青混合料的压实是保证中面层质量的重要环节，为保证压实度和平整度，初压应在混合料不产生推移、开裂等情况下尽量在摊铺后较高温度下进行。

4.4.2 压路机应以缓慢而均匀的速度碾压，碾压为初压、复压、终压。

4.4.3 为避免碾压时混合料推挤产生拥包，碾压时应将驱动轮朝向摊铺机；碾压路线及方向不应突然改变；压路机起动、停止必须减速缓行，不准刹车制动。压路机折回不应处在同一横断面上。4.4.4 在当天碾压的尚未冷却的高模量沥青混合料中面层上，不得停放压路机或其他车辆，并防止矿料、油料和杂物散落在其上。4.4.5 要对初压、复压、终压段落设置明显标志，便于司机辩认。对松铺厚度、碾压顺序、压路机组合、碾压遍数、碾压速度及碾压温度应设专岗管理和检查，做到既不漏压也不超压。5. 检测试验数据

试验段300米共取12个芯样空隙率最大的为5.1%最小为3.5%.平均为4.6%。马氏压实度最大值为100.4%最小值为98.7%平均值为99.6%。渗水24个点，渗水系数大于60mL、小于80 mL的有四个点，渗水系数大于30mL、小于60 mL的有四个点。渗水系数大于10mL、小于30 mL的有2个点渗水系数为0 mL14个点。

5结论

综上所述，ZQ-3高模量抗车辙剂能够显著提高密级配沥青混凝土的抗车辙能力，并且动稳定度随抗车辙剂用量的增加而快速增大。使用简便，无需增加施工工序，使用少量便能获得良好性能，适用于高温地区以及重交通路段。此外，该抗车辙剂采用可再生的原料制备而成，节约成本的同时保护环境，实现了资源再利用。

参考文献

1．《ZQ-3型高模量结构沥青料技术服务指南》 焦涛

2．《高模量结构沥青料性能试验检测》 西安公路研究院郭平

3．《高的速公路沥青路面使用高模量改性沥青必要性》伍石生4．《我国沥青路面车辙问题分析及公路院RA抗车辙技术介绍》交通部公路科学研究院

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。