抗车辙沥青混合料在道路养护工程的应用

王 军

(北京国道通公路设计研究院股份有限公司，北京 100073)

目前，随着交通数量的快速增长、大型重荷载车辆的运营的出现，许多新建道路在运营后不久后，车辙、拥包等病害就很快的呈现出来，严重影响道路的安全使用和服务水平，影响道路安全运营，是目前需要迫切解决的问题。

抗车辙剂性能优良，效果明显，可以显著提高沥青混合料的抗车辙能力，抗水损坏性能及低温抗裂性能也能在一定程度上改善，成为目前广泛采用的预防路面车辙的方式之一。

1 沥青路面车辙成因及对策

工程研究及实践表明，沥青的中面层是车辙影响最大的位置，这是由于沥青面层以下4～10 cm深度范围内的收到的剪应力最大，受荷载的反复剪切作用次数最多，因此是最容易产生车辙的部位。

沥青路面结构层的抗车辙性能的影响因素主要有以下几个方面。

(1)集料性质。

(2)沥青混合料内部骨料的级配。

(3)沥青胶结料种类及用量。

2 沥青路面车辙的有效防治措施—抗车辙剂

提高道路沥青路面的抗车辙性能，一般从矿料级配范围的多方面调整、沥青结合料的多方面优选、用适宜的外掺剂优化沥青混合料的材料配合比设计三方面进行考虑。

工程实验证明，使用抗车辙添加剂的方式是最好的，比其他的方式如调整级配等方式有一定的优势。

3 抗车辙沥青混合料性能特点分析

近几年来，在道路维修养护中，通过掺加抗车辙剂的方式，主要典型有SBS改性剂、岩沥青(RA)改性剂以及PR改性剂这几种形式。

3.1 SBS改性剂特点

SBS改性剂主要优点如下。

(1)耐高温、抗低温的能力；

(2)有较好的抗车辙能力，其弹性和韧性好；

但SBS改性剂具有受施工条件影响较大，后期工程使用效果离散性较大的缺点。

3.2 岩沥青(RA)改性剂特点

岩沥青(RA)抗车辙剂能够改善沥青混合料的抗车辙能力，主要表现在以下方面：

(1)改善沥青表面性能。岩沥青(RA)抗车辙剂的主要成分为天然岩沥青和树脂类聚合物，使其沥青的粘滞性和粘附力得到提高，从而增强其稳定性。此外，沥青质和胶质之间有很强的吸引能力，使得沥青分子能够形成胶团结构，增强之间吸附性，从而提高沥青混合料的抗车辙能力。

(2)结构网状，加强约束。

3.3 PR改性剂特点

PR抗车辙剂的作用机理主要归结为：

(1)沥青混合料中的机械嵌挤机械嵌挤作用。

(2)加筋作用。

(3)胶结作用。

以上三大作用提高沥青混合料的路用性能。

缺点：PR改性剂虽其高温稳定性较好，但材料质量不稳定，影响工程质量。

4 掺加不同抗车辙剂的沥青混合料主要性能指标分析

在道路养护路面结构设计中，有针对性的进行抗车辙设计非常必要。因此，沥青混合料的重点指标是其动稳定度以及水稳性能。

4.1 高温抗车辙性能

道路沥青及沥青混合料都是黏弹性材料，车轮荷载的作用，在高温条件下，沥青路面很容易造成的永久变形，从而形成车辙，影响行车安全、舒适性和路面寿命。

在标准条件下(60 ℃及压强0.7 MPa)及特殊条件下(70 ℃及压强1.0 MPa)的动稳定度时，对沥青混合料掺加不同类型抗车辙剂后的动稳定度如图1所示。

图1 各种材料在(60 ℃及压强0.7 MPa)动稳定度对比表

可以看出，抗车辙剂对沥青混合料抗车辙性能有明显改善，大大地提高了抗车辙能力。

在掺加相同剂量的抗车辙剂以及实验室标准条件下(60 ℃及压强0.7 MPa)进行分析得出，掺加岩沥青(RA)改性剂的沥青混合料的动稳定度远大于其他几种混合料，性能最为优异般。表明岩沥青(RA)改性剂对改善沥青混合料的高温稳定性能具有效果显著。

根据图2数据可以看出：动稳定度：RA改性>PR改性>SBS改性>70#普通沥青。

图2 各种材料在(70 ℃及压强1.0 MPa)动稳定度对比表

5 抗车辙剂在道路大修工程中的应用

5.1 工程概况与背景

某高速公路为南北向，主路两侧均修建有辅路，供地方车辆通行使用，两侧辅路按城市道路标准修建。

本路于2001年建成通车至今已使用13年，对当地的经济建设发展和路网规划的实施，起到巨大的推动作用，由于通行便利、交通设施完善，也吸引了大量地方和过境车辆选择辅路通过，交通量巨大，路面车辙、轻微龟裂、横缝现象突出，路面破损明显。

5.2 主要病害形式

根据全线现场调查，总体上主路路面整体较差，路面破损较为严重。以灯控路口以及公交道车辙病害为主要特征，车辙明显，高达85 mm，属于严重车辙，同时，局部伴有网裂与碎裂。

5.3 车辙病害原因分析

公交车道重型荷载作用。由于公交车辆较多，路面在公交车辆重型荷载的反复揉搓作用下，路面破损严重，车辙明显。

路面整体代表弯沉值为47.5 mm(1/100)，公交道为80～88 mm，根据结构强度评价标准，公交道强度严重不足，如图3所示。

图3 路口及公交车站车辙处芯样

5.4 抗车辙路面结构设计方案

在分析现况交通量、车型组成、道路等级、设计年限等因素基础上，结合现况道路承载力、现况路面破损等情况综合确定，对车辙病害严重的路口、公交车道范围进行有针对性的抗车辙处理；此外，由于项目位于中心城区，不能进行断路施工，因此需考虑方案的可实施性，主要设计思路如下。

(1)对车辙病害路段进行铣刨处理，同时新铺沥青，采用掺加抗车辙剂的沥青混凝土进行抗车辙处理；

(2)路口及公交车道车辙病害严重，基础强度不足。中面层为车辙的主要产生区域，因此，对其采用改性抗车辙沥青混凝土进行车辙的防治。

表1 抗车辙沥青混凝土KAC路面材料指标

从沥青混合料的材料参数看，采用抗车辙剂后的沥青混合料KAC-20具有非常大的性能优势，作为本次实施方案的中面层材料。根据材料的性能、试验段数据以及后期的实际实施的效果来看，本次针对京开辅路路口及公交车道车辙处理设计方案较为合理，取得了良好的工程效果。