抗车辙剂在沥青混凝土路面中的应用

查玮

（天津市市政工程设计研究院南方分院，广东深圳 518053）

0 引言

车辙是车辆在路面上行驶后留下的车轮永久压痕，是沥青路面早期破坏的主要因素之一。在南方湿热环境下，车辙是沥青路面最严重的病害之一。有调查资料显示，车辙以及由于车辙带来的路面开裂所引发的水损害占所调查沥青路面产生病害类型的70%以上。车辙造成的路面变形，不仅影响路面的平整度，给车辆行驶带来安全隐患，而且车辙的加速发展还会造成路面层材料失稳，凹陷和横向位移增大，降低路面结构的承载能力，减少路面使用年限。

抗车辙剂是一种新兴的添加剂，其主要功能为改善沥青混合料的抗剪强度，提高抗车辙性等。抗车辙剂使沥青混合料抗车辙性能得到了极大的加强，较改性沥青混合料、纤维混合料及改性沥青混合料的高温稳定性都有较大幅度的提高，且加入抗车辙剂后，沥青混合料的抗疲劳性、低温抗裂性、水稳定性均有明显提高，延长了道路使用寿命。因此，深入研究抗车辙剂在高温地区重载交通道路沥青混凝土路面中的应用,对提高道路使用性能，降低沥青路面车辙等病害的发生有重要意义。

1 车辙的分类及成因

（1）磨耗型车辙：在车辆轮胎磨耗和环境条件等的综合作用下，路面磨损，面层内集料颗粒逐渐脱落；我国北方冬季在路面上铺撒防滑料时，会加速磨损型车辙的发展。

（2）结构型车辙：主要是由于路面基层或路基强度不足，路面在交通荷载反复作用下产生向下的永久变形。

（3）失稳型车辙：在交通荷载产生的剪切应力的作用下使路面层材料失稳、凹陷及横向位移形成的车辙。绝大多数车辙都是失稳型车辙，一般出现在车辆轮迹的区域内，其外观特点是沿车辙两侧可见沥青混合料失稳而发生横向位移形成的凸起，当经碾压的路面材料的强度不足以抵抗交通荷载作用于它上面的应力，特别是重载车辆高频率通过，路面反复承受高频重载时，极易产生此类车辙。此外，道路的进、出口，交费站或一般公路的交叉路口等减速或缓行区，失稳型车辙现象也较为严重。

（4）压密型车辙：由于沥青混合料碾压不足，开放交通后被车辆压密而形成车辙。

2 抗车辙剂作用原理

抗车辙剂是由多种精制高分子聚合物复合而成的沥青混合料添加剂，多以塑料、树脂类材料、橡胶粉以及少量助溶剂等按比例加工而成。抗车辙剂可提高沥青混凝土的抗车辙能力，其主要作用原理如下。

（1）对集料表面的增黏作用

拌合时将抗车辙剂与集料干拌，抗车辙剂部分熔化在集料表面，对集料进行预改性，从而增加了沥青与矿料的粘附能力。

（2）对集料的加筋、填充作用

抗车辙剂可加强混合料之间的相互作用力，增加沥青混合料承受荷载的能力。抗车辙剂的软化点只有120℃～145℃，低于混凝土的拌和温度，由于拌和时间短，拌和过程中抗车辙剂不能完成熔化，部分被拉丝成塑料纤维，少量抗车辙剂在搅拌中临时软化但未熔化，这些颗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了集料骨架中的空隙，增加了沥青混合料结构的骨架作用。

（3）对沥青的改性作用

抗车辙剂在湿拌过程中部分溶解或溶融于沥青中，具有提高软化点温度、增加黏度、降低热敏性等沥青改性作用。

（4）对集料的弹性恢复作用

在较高温度时可使路面的变形部分弹性恢复。抗车辙剂的弹性成分颗粒细小，在较高温度时具有使沥青混凝土的变形部分具有弹性恢复的功能，因而降低了沥青混凝土的永久变形。

3 抗车辙剂在沥青混凝土路面中的应用

3.1 抗车辙剂沥青混合料和SBS改性沥青混合料对比分析

为更好地了解抗车辙剂的实际应用效果，本文针对抗车辙剂沥青混合料和SBS改性沥青混合料的路用性能改善及施工工艺进行如下比较。

（1）抗车辙剂沥青混合料和SBS改性沥青混合料对沥青路面的路用性能改善，其代表性典型数据见表1。

表1 混合料路用性能代表性典型数据

根据表1比较，可以得出如下结论。

a.高温稳定性比较

抗车辙剂和SBS改性沥青均能改善沥青混合料的高温稳定性能，且抗车辙剂的改善能力高于SBS改性沥青，见图1。

b.水稳定性比较

和普通基质沥青混合料相比，尽管掺加了抗车辙剂的沥青混合料残留稳定度有所降低，但浸水后的稳定度值均有提高，见图2。

图2 水稳定性比较图

c.低温稳定性比较

抗车辙剂能够改善沥青混合料的低温稳定性能，且改善能力高于SBS改性沥青，见图3。

图3 低温稳定性比较图

通过如上比较可以看出，抗车辙剂能够在大幅度提高沥青混合料的抗高温变形能力的同时，并不影响沥青混合料的水稳定性和低温稳定性能。

（2）抗车辙剂沥青混合料和SBS改性沥青混合料的施工工艺的比较，其主要施工参数见表2。

表2 混合料的主要施工参数

经上比较可以得出：抗车辙剂沥青混合料生产和施工工艺与普通沥青混合料基本一致，但对干拌时间、拌和温度、施工温度等需做适当调整，此外，添加抗车辙剂需增加0.1%～0.2%的油石比。抗车辙剂可直接在生产过程中添加于拌和锅，现场不需添加沥青改性设备。

3.2 抗车辙剂在沥青混凝土路面中的应用

南方沿海港口城市气候环境湿热，物流业发达，高速、快速路以及干线性主干路的大型、重型车辆比重高，在渠化交通模式的共同作用下，沥青路面在夏季高温季节很容易出现车辙。近年来，南方沿海城市为提高沥青路面的抗高温永久变形能力，保障沥青路面在服役期间良好的路用性能，结合道路交通组成及地区湿热环境等特点，一般在新建的沥青混凝土路面的中面层AC-20C集料中掺入混合料重量0.4%的抗车辙剂。掺入抗车辙的沥青路面在使用过程中效果良好，在沥青路面设计年限内未出现明显的车辙现象。

4 结语

提高高温抗车辙性能是当今道路建设者最为关注的问题之一。抗车辙剂使沥青混合料抗车辙性能得到了极大的加强，较改性沥青混合料、纤维混合料及改性沥青混合料的高温稳定性都有较大幅度的提高。抗车辙剂沥青混合料在重载交通道路性能上优于SBS改性沥青混凝土，且使用简便，在高温地区及重载交通路段使用能使道路具有良好的性能，同时，抗车辙剂可采用再生原料制成，既节约成本，又利于环保，实现了资源的再生利用。抗车辙剂的使用为提高南方湿热地区如深圳等城市的沥青路面的使用性能，提高沥青路面使用年限有着重要的意义。