PR抗车辙剂在G205天津段工程中的应用研究

2014-07-25张亚鹏

天津建设科技 2014年2期

□文 /张亚鹏

近年来，由于公路载重车辆比例增加，尤其是车辆超载现象严重，使沥青路面很容易产生车辙。车辙使路表产生过量的变形，影响路面的平整度，轮迹处沥青混凝土层厚度减薄，从而削弱了面层及路面结构的整体强度，易于诱发各种事故，严重影响路面的使用寿命[1]。因此，预防和控制车辙成为人们普遍关心的课题之一[2～3]。这其中，针对改善沥青混合料高温稳定性的沥青改性剂研究在近年成为热点。

PR PLASTS(以下简称PR)是一种专用抗车辙添加剂，该产品为纤维聚合物，其中纤维聚合物成分＞95%，填充物成分＜5%，是一种改善沥青混合料性能的添加剂，对改善高温稳定性，提高抗车辙能力有显著的效果[4]。

PR抗车辙剂主要是通过加筋、改性和嵌挤作用，来实现对沥青混合料的改性，其原理就是在骨料的表面形成空腔状微粒群，使骨料的粘性增强，骨料之间间隙被颗粒填充，沥青的性能得到改善，从而使得沥青混合料的综合性能得到提高。

本文将结合G205国道天津段改造示范工程（K320+900～K336+200），研究并检验PR抗车辙剂对沥青混合料的实际路用效果。PR抗车辙剂应用于4 cm细粒式改性沥青混凝土表面层AC-13，抗车辙剂含量为4‰。

1 配合比设计

1.1 原材料

河北省三河产石灰岩粗集料及矿粉、天津蓟县产机制砂；沥青为山东滨州70号A级道路石油沥青，试验数据见表1-表2，PR抗车辙剂试验数据见表3。

表1 70号A级沥青试验检测数据

表2 集料试验检测数据

表3 PR抗车辙剂性能指标及检测方法

续表3

1.2 混合料矿料级配设计

依据JTGF 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》关于AC-13型沥青混合料矿料级配范围要求，确定级配组成见表4，矿料级配曲线见图1。

表4 AC-13型PR抗车辙混合料配合比 %

图1 混合料矿料合成级配曲线

1.3 最佳油石比的确定

采用GTM旋转剪切法进行试件的制备并确定其最佳油石比。GTM试件体积参数试验结果见表5。

表5 PR抗车辙沥青混合料GTM试件体积参数及马歇尔稳定度试验结果

由表5可见，稳定系数GSI随油石比的增加而增大，当油石比＞4.8%时，GSI大幅度增大，曲线已呈急剧增加趋势，表明混合料中的沥青已过量，试件的塑性变形过大；而安全系数GSF，在油石比为4.8%时数值最大，综合考虑GTM试验结果并参考体积参数的大小及变化趋势，将AC-13型PR抗车辙沥青混合料最佳油石比确定为4.8%。

1.4 混合料性能验证

本工程位置在气候分区中属于夏湿润冬冷区，依据JTGF 40——2004中对该区沥青混合料进行试验。

1）高温抗车辙性能试验结果见表6。

表6 AC-13型PR抗车辙沥青混合料车辙试验结果

2）抗水损害性能试验结果见表7。

表7 AC-13型PR抗车辙沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比试验结果

3）低温抗裂性能试验结果见表8。

表8 AC-13型PR抗车辙沥青混合料低温弯曲试验结果

2 PR抗车辙剂与SBS改性沥青混合料数据对比

对同材料组成、同设计方法的SBS改性沥青混合料分别进行动稳定度试验、残留稳定度试验、冻融劈裂强度比试验、低温弯曲试验并将其试验数据与4‰掺量下的PR抗车辙沥青混合料的性能进行对比，结果见表9。

表9 SBS改性沥青混合料与PR抗车辙沥青混合料试验数据对比

由表9可以看出，同材料组成同设计方法下的SBS改性沥青混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度比、低温弯曲应变等试验数据与PR抗车辙沥青混合料基本相当，而PR抗车辙沥青混合料的动稳定度试验数据是SBS改性沥青混合料的1.8倍。也就是说，PR抗车辙沥青混合料的抗水损害性能及低温抗裂性能与SBS改性沥青混合料基本相当，而高温抗车辙性能远高于SBS改性沥青混合料，具有显著的技术优势。