抗車轍瀝青混凝土在平陽高速公路的應(yīng)用

趙 凱，陳明星

(1.山西平陽高速公路建設(shè)管理處;2.山西省交通科學(xué)研究院黃土地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室)

山區(qū)重載高速公路行車道輪跡帶上會出現(xiàn)明顯的車轍病害，要求瀝青路面具有較好的高溫抗車轍能力。采用抗車轍劑是提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性最有效的途徑之一。PR PLAST.S(簡稱PR)是法國改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的一種抗車轍材料，它能充分提高瀝青混合料的眾多特征，特別是抵抗車轍變形的特征;車轍王是深圳市海川實業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的抗車轍劑，兩種產(chǎn)品通過與集料表面的增粘、加筋、填充等多重作用而大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。與SBS 改性劑相比，抗車轍劑可以減少設(shè)備投資，減少瀝青老化，易于貯存和混合。通過對比試驗，分析兩種產(chǎn)品對提高瀝青混合料抗車轍性能的影響，在山西平定至陽曲高速公路中面層中添加0.5%的抗車轍劑，以此來提高平陽高速公路瀝青路面的整體質(zhì)量、減少瀝青路面的車轍，并進(jìn)行了跟蹤觀測。

1 工程概況

山西平定至陽曲高速公路是山西省高速公路網(wǎng)“三縱、十一橫十一環(huán)”主骨架第五橫的重要組成部分，向東直抵京津冀地區(qū)，向西通往呂梁和陜西佳縣榆林產(chǎn)煤區(qū)，與連云港至蘭州國道主干線相接，形成快速連接?xùn)|西部物流、煤運(yùn)的大通道;全長123.321 km，采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度采用100 km/h，路基寬度33.5 m，橋涵設(shè)計的汽車荷載等級為公路—I 級。

全線分輕重車道設(shè)計，特重車道(陽曲至平定方向)每車道上累計當(dāng)量軸次為1.63 ×108 次，路面結(jié)構(gòu)為4 cm AC－13 +6 cmAC－20 瀝青混凝土+12 cm ATB－30 瀝青穩(wěn)定碎石+40 cm 水泥穩(wěn)定碎石+20 cm 水泥穩(wěn)定碎石;重車道(平定至陽曲方向)每車道上累計當(dāng)量軸次為2.48 ×107次，路面結(jié)構(gòu)為4 cm AC－13 +6 cm AC－20 +7 cm AC－25瀝青混凝土+36 cm 水泥穩(wěn)定碎石+20 cm 水泥穩(wěn)定碎石。瀝青路面上面層瀝青SBS 改性，中面層添加抗車轍劑。交通組成見表1，貨車比重為56.82%。

表1 交通組成表

2 添加抗車轍劑的瀝青混合料高溫性能試驗研究

2.1 試驗用材料

PR PLAST.S 抗車轍劑為直徑4 mm 黑色片狀顆粒，密度為0.91 ～0.965 g/cm3，熔點140 ～150 ℃，屬于改性的PE;車轍王抗車轍劑為直徑4 mm 黑色柱狀顆粒，密度為0.92 ～1.10 g/cm3，熔點150 ℃左右?？管囖H劑摻量為瀝青混合料總質(zhì)量的0.5%。試驗采用粗集料為灰綠巖碎石，細(xì)集料為石灰?guī)r機(jī)制砂，填料為石灰?guī)r礦粉，瀝青為SK90。技術(shù)指標(biāo)符合瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求，見表2 ～表5。

表2 粗集料的技術(shù)指標(biāo)

表3 細(xì)集料的技術(shù)指標(biāo)

表4 礦粉的技術(shù)指標(biāo)

表5 SK90 瀝青的技術(shù)指標(biāo)

2.2 試驗采用的混合料級配

試驗采用AC－13 型瀝青混合料，10 ～16 mm 碎石∶5 ～10 mm 碎石∶3 ～5 mm 碎石∶0 ～5 mm 機(jī)制砂∶礦粉=19∶24∶10∶7，合成級配見表6。

表6 試驗采用的AC－13 型瀝青混合料的級配

2.3 試驗結(jié)果與分析

為研究抗車轍瀝青混合料的抗車轍變形能力，進(jìn)行了不同摻量、不同試驗溫度的車轍試驗。

(1)60 ℃車轍試驗

圖1 為兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度結(jié)果，圖2 為60 ℃車轍試驗60 min 試件的變形。由圖1 可見瀝青混合料的動穩(wěn)定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大;60 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度都大于10 000 次/mm，說明兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗車轍能力。由圖2 可見車轍試件60 min 的變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍試件60 min 變形均小于1 mm，表明兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗變形能力。

圖1 兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度結(jié)果

圖2 兩種抗車轍瀝青混合料60 ℃車轍試驗60 min 試件的變形

(1)70 ℃車轍試驗

圖3 為兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度結(jié)果，圖4 為70 ℃車轍試驗60 min 試件的變形。由圖3 可見70 ℃試驗溫度下，瀝青混合料的動穩(wěn)定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大，這與60 ℃的規(guī)律一致;不同摻量的PR PLAST.S 比車轍王的動穩(wěn)定度大，說明在70℃的高溫條件下PR PLAST.S 比車轍王具有更高的抗車轍能力;摻加0.5%、0.6%兩種抗車轍劑的瀝青混凝土動穩(wěn)定度大于5 000(次/mm)，滿足山西省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路抗車轍瀝青混合料設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DB14/T677－2012)的要求。由圖4 可知70 ℃試驗溫度下，車轍試件60 min 的變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小;由圖2、圖4 可知試件60 min 的變形隨著試驗溫度的升高而增大。

圖3 兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度結(jié)果

圖4 兩種抗車轍瀝青混合料70 ℃車轍試驗60 min 試件的變形

圖5 為70 ℃比60 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度降低值的比較。從圖1、圖3、圖5 可知，70 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 車轍動穩(wěn)定度比60 ℃時分別下降了42.3%、39.7%、40.8%;0.4%、0.5%、0.6%的車轍王車轍動穩(wěn)定度比60 ℃時分別下降了85.7%、58.7%、49.0%;隨著試驗溫度的升高，相同摻量的車轍王的動穩(wěn)定度降低大于PR PLAST.S，而PR PLAST.S 瀝青混合料則衰減相對較緩，在高溫抗車轍能力方面PR PLAST.S 具有更大的優(yōu)勢。

圖5 70 ℃比60 ℃車轍試驗動穩(wěn)定度降低值的比較

3 實體工程車轍檢測結(jié)果

在山西平陽高速公路第一合同段至第四合同段80 km中面層采用0.5%車轍王抗車轍劑改性，第五合同段至第七合同段43 km 中面層采用0.5%PR PLAST.S 抗車轍劑改性。兩年后采用加拿大Fugro Roadware 公司的ARAN9000 多功能道路檢測車對路面車轍深度進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表7，車轍深度在3 mm 以內(nèi)，為表面層的壓密變形，未出現(xiàn)車轍，說明抗車轍技術(shù)可以有效解決山區(qū)高速公路的車轍病害。

表7 路面車轍深度評價表

4 結(jié) 論

(1)瀝青混合料的動穩(wěn)定度隨著抗車轍劑摻量的增加而增大，試件的60 min 變形隨著抗車轍劑摻量的增加而減小;60 ℃試驗溫度下，0.4%、0.5%、0.6%的PR PLAST.S 與車轍王瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度都大于10 000 次/mm，兩種抗車轍劑的加入使瀝青混合料具有較高的抗車轍能力。

(2)車轍試驗動穩(wěn)定度隨著試驗溫度的增加而降低，60 min 試件的變形隨著試驗溫度的增加而增大;摻加車轍王瀝青混合料的抗車轍能力會衰減較快，而相同摻量的PR PLAST.S瀝青混合料則衰減相對較緩;摻加0.5%、0.6%兩種抗車轍劑的瀝青混凝土70 ℃動穩(wěn)定度大于5 000 次/mm。

(3)摻加0.5%車轍王和0.5%PR PLAST.S 抗車轍劑后，大大提高了中面層瀝青混凝土的高溫抗車轍性能，提高了平陽高速公路路面的抗車轍能力，路面無車轍病害。

［1］陳明星.PR PLAST.S 瀝青混合料性能試驗研究［J］.山西交通科技，2008，(1):27－29.

［2］徐寶龍.山區(qū)公路長大縱坡路段抗車轍劑的應(yīng)用研究［J］.黑龍江交通科技，2010，(5):16－17.