抗车辙沥青混凝土在平阳高速公路的应用

2014-08-01陈明星

黑龙江交通科技 2014年10期

赵凯，陈明星

(1.山西平阳高速公路建设管理处;2.山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室)

山区重载高速公路行车道轮迹带上会出现明显的车辙病害，要求沥青路面具有较好的高温抗车辙能力。采用抗车辙剂是提高沥青混合料高温稳定性最有效的途径之一。PR PLAST.S(简称PR)是法国改善沥青混合料高温稳定性的一种抗车辙材料，它能充分提高沥青混合料的众多特征，特别是抵抗车辙变形的特征;车辙王是深圳市海川实业股份有限公司生产的抗车辙剂，两种产品通过与集料表面的增粘、加筋、填充等多重作用而大幅提高沥青混合料的高温稳定性。与SBS 改性剂相比，抗车辙剂可以减少设备投资，减少沥青老化，易于贮存和混合。通过对比试验，分析两种产品对提高沥青混合料抗车辙性能的影响，在山西平定至阳曲高速公路中面层中添加0.5%的抗车辙剂，以此来提高平阳高速公路沥青路面的整体质量、减少沥青路面的车辙，并进行了跟踪观测。

1 工程概况

山西平定至阳曲高速公路是山西省高速公路网“三纵、十一横十一环”主骨架第五横的重要组成部分，向东直抵京津冀地区，向西通往吕梁和陕西佳县榆林产煤区，与连云港至兰州国道主干线相接，形成快速连接东西部物流、煤运的大通道;全长123.321 km，采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度采用100 km/h，路基宽度33.5 m，桥涵设计的汽车荷载等级为公路—I 级。

全线分轻重车道设计，特重车道(阳曲至平定方向)每车道上累计当量轴次为1.63 ×108 次，路面结构为4 cm AC－13 +6 cmAC－20 沥青混凝土+12 cm ATB－30 沥青稳定碎石+40 cm 水泥稳定碎石+20 cm 水泥稳定碎石;重车道(平定至阳曲方向)每车道上累计当量轴次为2.48 ×107次，路面结构为4 cm AC－13 +6 cm AC－20 +7 cm AC－25沥青混凝土+36 cm 水泥稳定碎石+20 cm 水泥稳定碎石。沥青路面上面层沥青SBS 改性，中面层添加抗车辙剂。交通组成见表1，货车比重为56.82%。

表1 交通组成表

2 添加抗车辙剂的沥青混合料高温性能试验研究

2.1 试验用材料

PR PLAST.S 抗车辙剂为直径4 mm 黑色片状颗粒，密度为0.91 ～0.965 g/cm3，熔点140 ～150 ℃，属于改性的PE;车辙王抗车辙剂为直径4 mm 黑色柱状颗粒，密度为0.92 ～1.10 g/cm3，熔点150 ℃左右。抗车辙剂掺量为沥青混合料总质量的0.5%。试验采用粗集料为灰绿岩碎石，细集料为石灰岩机制砂，填料为石灰岩矿粉，沥青为SK90。技术指标符合沥青路面施工技术规范要求，见表2 ～表5。

表2 粗集料的技术指标

表3 细集料的技术指标

表4 矿粉的技术指标

表5 SK90 沥青的技术指标

2.2 试验采用的混合料级配

试验采用AC－13 型沥青混合料，10 ～16 mm 碎石∶5 ～10 mm 碎石∶3 ～5 mm 碎石∶0 ～5 mm 机制砂∶矿粉=19∶24∶10∶7，合成级配见表6。

表6 试验采用的AC－13 型沥青混合料的级配

2.3 试验结果与分析

为研究抗车辙沥青混合料的抗车辙变形能力，进行了不同掺量、不同试验温度的车辙试验。

(1)60 ℃车辙试验

图1 为两种抗车辙沥青混合料60 ℃车辙试验动稳定度结果，图2 为60 ℃车辙试验60 min 试件的变形。由图1 可见沥青混合料的动稳定度随着抗车辙剂掺量的增加而增大;60 ℃试验温度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 与车辙王沥青混合料的车辙动稳定度都大于10 000 次/mm，说明两种抗车辙剂的加入使沥青混合料具有较高的抗车辙能力。由图2 可见车辙试件60 min 的变形随着抗车辙剂掺量的增加而减小，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 与车辙王沥青混合料的车辙试件60 min 变形均小于1 mm，表明两种抗车辙剂的加入使沥青混合料具有较高的抗变形能力。

图1 两种抗车辙沥青混合料60 ℃车辙试验动稳定度结果

图2 两种抗车辙沥青混合料60 ℃车辙试验60 min 试件的变形

(1)70 ℃车辙试验

图3 为两种抗车辙沥青混合料70 ℃车辙试验动稳定度结果，图4 为70 ℃车辙试验60 min 试件的变形。由图3 可见70 ℃试验温度下，沥青混合料的动稳定度随着抗车辙剂掺量的增加而增大，这与60 ℃的规律一致;不同掺量的PR PLAST.S 比车辙王的动稳定度大，说明在70℃的高温条件下PR PLAST.S 比车辙王具有更高的抗车辙能力;掺加0.5%、0.6%两种抗车辙剂的沥青混凝土动稳定度大于5 000(次/mm)，满足山西省地方标准《公路抗车辙沥青混合料设计与施工技术规范》(DB14/T677－2012)的要求。由图4 可知70 ℃试验温度下，车辙试件60 min 的变形随着抗车辙剂掺量的增加而减小;由图2、图4 可知试件60 min 的变形随着试验温度的升高而增大。

图3 两种抗车辙沥青混合料70 ℃车辙试验动稳定度结果

图4 两种抗车辙沥青混合料70 ℃车辙试验60 min 试件的变形

图5 为70 ℃比60 ℃车辙试验动稳定度降低值的比较。从图1、图3、图5 可知，70 ℃试验温度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 车辙动稳定度比60 ℃时分别下降了42.3%、39.7%、40.8%;0.4%、0.5%、0.6%的车辙王车辙动稳定度比60 ℃时分别下降了85.7%、58.7%、49.0%;随着试验温度的升高，相同掺量的车辙王的动稳定度降低大于PR PLAST.S，而PR PLAST.S 沥青混合料则衰减相对较缓，在高温抗车辙能力方面PR PLAST.S 具有更大的优势。

图5 70 ℃比60 ℃车辙试验动稳定度降低值的比较

3 实体工程车辙检测结果

在山西平阳高速公路第一合同段至第四合同段80 km中面层采用0.5%车辙王抗车辙剂改性，第五合同段至第七合同段43 km 中面层采用0.5%PR PLAST.S 抗车辙剂改性。两年后采用加拿大Fugro Roadware 公司的ARAN9000 多功能道路检测车对路面车辙深度进行了检测，结果见表7，车辙深度在3 mm 以内，为表面层的压密变形，未出现车辙，说明抗车辙技术可以有效解决山区高速公路的车辙病害。