抗车辙剂在高速公路沥青路面的应用分析
2020-02-27
(石家庄市公路桥梁建设集团,河北 石家庄 050091)
一、引言
目前,我国高速公路沥青路面车辙病害严重,是我国的交通运输行业的巨大隐患,所以提高高速公路沥青路面的抗车辙能力对其发展具有重要的意义。我国对于提高沥青路面的抗车辙能力主要分为两个方面,一是对沥青进行改性,二是对沥青混合料进行改性。本文依托某实际工程,对抗车辙剂在高速公路沥青路面的应用进行深入探讨并对工程实际效果检测评估,对推动抗车辙技术的发展具有借鉴意义。
二、抗车辙剂
(一)作用机理
抗车辙剂对于提高沥青路面的抗车辙能力主要从以下几个方面表现:
1、集料增粘作用 在混合过程中,首先将抗车辙剂与集料混合。由于混合时间短,它在集料的表面上部分熔融,提高了集料的粘结性,相当于对集料进行了预改性。
2、沥青改性作用 在与沥青的拌和过程中,抗车辙剂会溶解一部分或溶胀于沥青中,同时会增加沥青粘度,提高软化点等作用,相当于对沥青进行改性。
3、纤维加筋作用 抗车辙剂拌和过程中发生挤压变形,导致其中的聚合物成分在拌和的过程中被拉长,并且其中的一些被拉制成塑料纤维,其在骨料骨架中桥接和交联类似于纤维加筋作用。
4、变形恢复作用 沥青混合料中添加抗车辙剂后,当温度较高的时候,其内部的弹性部分就会使变形路面弹性恢复,因此提高沥青路面抵抗变形的能力。
(二)技术参数
目前,市场上抗车辙剂主要有PR抗车辙剂、RA沥青混合料改性剂和BX沥青混合料添加剂。本次试验研究采用RA高模量沥青混合料改性剂,该抗车辙剂与其他抗车辙剂相比具有效果稳定且施工工艺简单等优点。在一般的工程实际应用中,RA抗车辙剂的掺量一般为沥青混合料的0.3%~0.5%。
三、工程实践
(一)工程概况
某高速公路路面施工试验路段,全长5km,起讫桩号为K6+300~K11+300。试验段路面结构为8cm沥青碎石AM-25C下面层+6cm普通沥青混凝土AC-13中面层及4cm沥青稳定碎石ATB-25上面层。对试验路段左幅中面层添加掺量为沥青混合料质量0.3%的RA高模量抗车辙剂,右幅路段不添加抗车辙剂。
(二)施工工艺
1、施工前准备工作。在试验路段铺筑前,要对现场的拌合锅、摊铺机和压路机进行检修,保证施工能够正常进行。同时需要对沥青、集料和抗车辙剂进行抽样检测,确保其满足规范要求。
2、RA抗车辙剂在拌和的过程中,采用“干法”的施工工艺,投放方法采用人工投放法,投放抗车辙剂的速度要快,拌和的时间为8~15s左右。干拌结束后,将加热到150~160℃ 的沥青加入到拌合锅中进行拌和,直到混合料拌和均匀时停止。
3、沥青混合料运输到施工现场后,需要采用两台摊铺机进行联合摊铺,同时由于沥青混合料添加了抗车辙剂其摊铺的温度需保持在160℃左右。摊铺机在摊铺的过程中需要均速前行,速度应保持在2.5m/min,以保证沥青混合料不发生离析。
4、在压实过程中添加抗车辙剂的沥青混合料的温度要保持在160~170℃左右才能保证压实效果,碾压过程中均匀前行,直到路面没有轮迹时停止碾压,同时碾压结束时应确保温度不低于90℃。
(二)质量检测
试验路段铺筑结束后,在桩号K6+300~K11+300的路段左右幅钻心取样进行车辙试验,低温弯曲试验和动态模量试验,对添加抗车辙剂和不添加抗车辙剂的沥青混合料性能进行对比分析。
1、抗高温性能对比分析 将试验铺筑路段左右幅路面的沥青混合料按照规范分别制作成车辙试件并进行高温车辙试验,试验结果如表1所示。
表1.车辙试验结果
数据显示,在添加RA高模量抗车辙剂后的沥青混合料动稳定度相对于普通沥青混合料提高了4.9倍,其性能相较普通沥青混合料得到很大的提升。
2、低温抗裂性能对比分析 按照试验规程进行低温弯曲试验,结果如表2所示。
通过表2可以看出添加RA高模量抗车辙剂的沥青混合料的弯拉强度、破坏应变均比普通沥青混合料有所提升,但是提升的幅度很小。说明添加抗车辙剂可以对沥青混合料的低温性能有所改善,但是改善的幅度有限。
表2.低温弯曲试验结果
3、动态模量对比研究 通过在不同温度(20、40、60℃),不同频率下(5、10、25HZ)的情况下对添加RA高模量抗车澈剂混合料和普通沥青混合料进行动态模量试验,结果如表3所示。
表3.动态模量试验结果
数据显示,对于添加RA高模量抗车辙剂的沥青混合料与普通沥青混合料的动态模量在试验温度为20℃时,由低频到高频分别提高31.9%、33.6%、59.4%;在试验温度为40℃时,由低频到高频分别提高了35.3%、41.9%、38.8%;试验温度为60℃时,由低频到高频分别提高了63.6%、79.3%、85.6%。因此可以看出,添加RA抗车辙剂后的沥青混合料动态模量均会提高,且在低温高频时提高最为明显。
四、结语
本文介绍了抗车辙剂的技术参数和作用机理,并依托实际工程,对添加抗车辙剂的沥青混合料的性能进行检测,对在添加抗车辙剂的高速公路沥青路面的抗车辙能力进行评价,研究结果表明,添加抗车辙剂后,高速公路沥青路面的抗车辙能力明显提升,同时水稳定性和低温抗裂性能也有所改善;说明抗车辙技术可以有效地改善高速公路沥青路面的使用性能,对于延长道路使用寿命具有重要的借鉴意义。