抗车辙剂在S308线旧路改造工程中的应用研究

抗车辙剂在S308线旧路改造工程中的应用研究

孙海山1，赵建玲2，张清海3，吴领4

(1.锡林郭勒盟上都音高勒养路工区，锡林浩特 026000；2.锡林浩特养路工区，锡林浩特 026000；

3.锡林浩特边防公路机械化养护队，锡林浩特 026000；4.武汉理工大学硅酸盐建筑材料

国家重点实验室，武汉 430070)

摘要：以S308线旧路改造项目为依托，对AC-16C型抗车辙剂沥青混合料的配合比设计与性能进行了研究，探讨了掺抗车辙剂的混合料的施工工艺。结果表明，抗车辙剂的掺入显著改善了沥青混合料的高温稳定性，同时对沥青混合料的低温性能和抗水损害性能也有一定的改善效果。

关键词：抗车辙剂；旧路改造；应用研究

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.04.012

Abstract:Based on S308 line old road reconstruction project, this paper studied the design method and performance of AC-16C asphalt mixture containing anti-rutting agent, and discussed the construction technology. Results indicated that anti-rutting agent could significantly improve the high temperature stability, and it also showed some positive effect on crack resistance and moisture resistance. The construction method of asphalt mixture containing anti-rutting agent was simple.

收稿日期：2015-06-01.

作者简介：孙海山(1966- )，工程师.E-mail:13604794878@136.com

Application of Anti-rutting Agent in Old Road Reconstruction Project

of S308 Line

SUNHai-shan1,ZHAOJian-ling2,ZHANGQing-hai3,WULing4

(1.Xilingol League Shangdouyingaole County Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;

2.Xilinhot City Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;3.Xilinhot Border Road Mechanization

of Maintenance Teams, Xilinhot 026000,China;4.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,

Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China)

Key words:anti-rutting agent;old road reconstruction;application research

S308线改造工程上都至哈毕日嘎段为一级单幅公路，全长40 km，目前已进入维修改造阶段，为保证维修工程施工质量，延长路面使用寿命，特依托该项目开展抗车辙剂在高海拔地区旧路改造工程中的应用研究。

项目所在地属中温带大陆性气候，年平均气温为1.5 ℃，一月份平均气温-18.3 ℃，七月份平均气温18.7 ℃，极端最高温度35.9 ℃，极端最低气温-36.6 ℃；全年降雨量为365.1 mm，绝大部分集中在7、8、9月份；全年无霜期104 d，冰雪期180 d，海拔高度1 200～1 300 m。该路段是锡林郭勒盟煤炭、蔬菜等经济资源外运的主要通道，故要求沥青混凝土路面具有较高的抗车辙能力和良好的水稳定性。针对项目所处地区重载交通和降雨集中的特点，该研究拟通过向沥青混合料中掺加抗车辙剂来改善该段路面的高温抗车辙能力，并对其施工工艺进行研究。该路段沥青面层设计厚度为5 cm ，采用AC-16C沥青混合料进行铺筑。

1原材料性能

项目采用沥青为中油辽河石化公司生产的90号A级重交通道路石油沥青；粗、细集料均采用河北万全碎石场生产的玄武岩碎石；填料采用正蓝旗石灰岩磨制石粉；抗车辙剂为北京中交路通科技发展有限公司生产的RPS3000橡塑类抗车辙剂。抗车辙剂主要成分为高分子聚合物，呈均匀颗粒状，可在沥青混合料拌和过程中快速、均匀熔融分散。研究表明其通过增粘、加筋、填充、弹性恢复等多重作用来大幅提高混合料的高温稳定性，并对水稳定性和低温抗裂性也有一定的改善。原材料主要性能指标如表1～表5所示。

表1　90号道路石油沥青主要性能

表2　粗集料主要性能指标

表3　细集料主要性能指标

表4　石灰岩矿粉主要性能指标

表5　抗车辙剂主要性能指标

2配合比设计与混合料性能评价

2.1　掺抗车辙剂的AC-16C配合比设计

掺抗车辙剂的混合料配合比设计采用JTGF 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》中热拌沥青混合料设计方法进行。各档玄武岩集料(9.5~19 mm、4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、0~2.36 mm)掺量分别为30%、25%、14%、26%；石灰石矿粉的掺量为5%。合成级配曲线如图1所示。

2.2　最佳油石比优选

根据合成级配中各档原材料掺配比例进行试验备料，抗车辙剂掺量为混合料质量的0.4%，采用4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%五个初试油石比进行马歇尔试验，确定沥青混合料的最佳油石比，具体试验结果见表6所示。

表6　AC-16C马歇尔试验结果

根据表6，击实密度最大值对应的油石比a1为5.30%；稳定度最大值对应的油石比a2为4.95%；目标空隙率为4.5%时所对应的油石比a3为5.20%；沥青饱和度范围的中值对应的油石比a4为5.00%，因此OAC1为

OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=5.11%

各项指标均满足要求的油石比范围为：4.60%～5.40%。因此OAC2为

OAC2=(OACmin+OACmax)/2=5.00%

计算得最佳油石比

OAC=(OAC1+OAC2)=5.06%

取整得5.1%。即掺抗车辙剂的AC-16C混合料最佳油石比为5.1%。采用相同配合比进行不掺抗车辙剂的AC-16C混合料的马歇尔试验，确定最佳油石比为5.0%。

2.3　混合料性能验证

在最佳油石比条件下进行掺抗车辙剂混合料和不掺抗车辙剂混合料的马歇尔试验、车辙试验、水稳定性试验、低温弯曲试验等，并对比两者性能。具体试验结果如表7所示。

表7　AC-16C 混合料性能验证试验结果

从表7试验结果可以看出，掺0.4%抗车辙剂后，混合料车辙动稳定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低温弯拉应变也由2 524提高到2 962，提高约17%；浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比均有所提高。因此抗车辙剂的掺入显著改善了沥青混合料的高温稳定性，同时对沥青混合料的低温性能和抗水损害性能也有一定的改善效果。

3掺抗车辙剂的混合料施工技术

掺抗车辙剂的沥青混合料在生产、运输、摊铺、压实、开放交通等方面与普通沥青混合料基本相同，但在拌和时间、施工温度、压实工艺方面需要更加严格的控制，该项目采用如下工艺进行控制。

3.1　掺抗车辙剂的混合料拌制工艺

1)抗车辙剂的添加工艺：项目采用FM-5000型自动颗粒投料机自动投料。骨料进拌和锅时，投料机按使用比例同时投入抗车辙剂，自动计量，自动投料；延时10 s投料沥青和矿粉，保证添加剂与骨料有不少于10 s的干拌时间。

2)湿拌时间：亦即沥青加入拌锅后的拌和时间，掺抗车辙剂沥青混合料湿拌时间为以沥青能均匀裹覆矿料为度，双卧轴式拌和设备湿拌时间不少于35 s，该项目中沥青投料完成后的拌和时间为40 s。

3)拌和温度：项目采用日工3000型拌和站，骨料加热温度为185 ℃，普通沥青加热温度为160 ℃，经拌和站现场实测混合料出料温度在165～175 ℃之间，混合料光泽度均匀、沥青膜裹附饱满。

3.2　掺抗车辙剂的混合料摊铺与压实工艺

1)混合料的运输：采用15台自卸汽车进行混合料运输，运料车四周挡板采用厚棉被覆盖保温，顶部再用双层加厚帆布，能完全覆盖整个车厢顶部并包裹住箱体1/3的高度。

2)混合料的摊铺：采用两台ABG8620摊铺机梯队摊铺，两台摊铺机中间搭接15～30 cm，正常摊铺时前后间距不超过3 m。

3)混合料的压实：初压采用1台12 t戴纳派克压路机进行，初压1遍，方式为：前进静压，后退振压；复压采用2台12 t戴纳派克压路机进行，复压3遍，方式为：振动压实，后面配一台30 t徐工轮胎压路机紧跟搓揉碾压；终压采用一台11 t宝马格压路机静压收光。

4)掺抗车辙剂的混合料施工温度控制如表8所示。

表8　掺抗车辙剂的混合料施工温度控制　/℃

3.3　施工质量检测

在S308线改造工程中总计约3.5 km采用掺抗车辙剂的混合料进行铺筑，生产混合料约3 800 t。经现场取芯检测，所有芯样单点压实度均大于98%，空隙率在4.5%～6.8%之间；渗水试验除个别点在100 mL/min以内，其余测点基本不渗水；手工铺砂法检测路面构造深度在0.6～0.7 mm；八轮仪检测路面平整度代表值为0.8，各项检测指标均满足公路沥青路面施工技术规范要求。

4结论

a.0.4%抗车辙剂后，混合料车辙动稳定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低温弯拉应变也由2 524提高到2 962，提高约17%；浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比均有所提高。因此抗车辙剂的掺入显著改善了沥青混合料的高温稳定性，同时对沥青混合料的低温性能和抗水损害性能也有一定的改善效果。

b.掺抗车辙剂的沥青混合料的施工温度较普通沥青混合料高，存在碾压温度敏感区，振动压实阶段应尽量控制在120 ℃以上，以保证压实效果和路面质量。同时为了使抗车辙剂能充分地熔融和分散在混合料中，需延长骨料的干拌时间10～15 s，湿拌时间不少于40 s。抗车辙剂使用方法简单，无需增加施工工序，对于造价较低的旧路改造工程具有较高的性价比。

参考文献

[1]JTG F 40—2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG E 20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]JT/T 860.1—2013 沥青混合料改性添加剂 第1部分：抗车辙剂[S].北京:人民交通出版社，2013.