道路工程ＨｉｇｈｗａＹ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 沥青路面车辙分析与防治 张茂海 （沧州市高速公路建设管理局．河北沧州０６１０００） 摘要：通过分析车辙形成机理及预防措施．介绍了橡塑复合型抗车辙剂的众多优点及其在改善沥青混合料多项性能中的 作用，有助于促进ＣａＲ产品在提高沥青路面耐久性能、延长沥青路面使用寿命中的推广应用。 关键词：橡塑复合型抗车辙剂：动稳定度：车辙 中图分类号：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１３）２４—００８８—０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｒｕｔ ＺＨＡＮＧ Ｍａｏ－ｈａｉ （Ｃａｎｇｚｈｏｕ Ｆｒｅｅｗａｙ Ｃｏｎｓｔｕｃｒｔｉｏｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｂｕｒｅａｕ，Ｃａｎｇｚｈｏｕ ０６１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｒｕｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｏｍｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ＣａＲ ａｎｄ ｉｔｓ ａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｉｔ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＣａＲ ｉｎ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｐａｖｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＣａＲ；ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｒｕｔ ０ 引言 于路面存在空隙．将被进一步压实．使沥青混合 料产生塑性流动．原有矿质混合料的骨架结构将 被重新排列 ，尤其西北地区．冬季冰冻，夏季烈 日暴晒．在冻融及高温反复循环作用下．路面破 坏严重。 在过去．道路以泥土路为主，土路比较软，马 车过后路面留有印迹，尤其下雨天．印迹更深。随 着车辆和时问的增多增长．路上会留下两条很深的 压痕，这就是古人所说的“前面有车，后面有辙”。 现在的道路广泛采用沥青、水泥路面 沥青路面的 车辙是高等级公路早期损坏类型之一．它是行车荷 载反复作用下在竖向形成永久变形的积累Ⅲ．一般 可分为三个阶段：初始阶段的压密阶段、变形稳定 预防沥青路面车辙的措施有：选用适宜的集料 及矿粉：采用合理的沥青混合料配合比：采用新结 构、新材料；采用合理的路面结构：施工质量的控 制、完善；路面养护和交通管制等ｌ５ｊ。其中，最简 单最有效的方法是使用添加改性剂的改性沥青．增 加了沥青与集料的粘附性．而粘附性是评价沥青性 能的重要指标之一．能影响沥青路面的使用性能及 阶段和高温下的失稳阶段『２＿ 车辙深度直接反映了 车辆行驶的舒适度、路面安全性及使用期限，是路 面养护和周期性评价的重要指标之一 车辙深度的 检测可以为决策者提供重要的信息．使其作出更好 的路面维修、养护及翻修决策 １车辙形成机理及预防措施 耐久性。在沥青中掺加树脂、橡胶类高聚物．能改 善沥青的流变性能，提高沥青的针入度、软化点、 粘度及耐老化性．从而提高其高温稳定性和抗车辙 能力［４１。 荷载和温度是路面产生车辙的两个重要因素 路面车辙的发展过程实际上是在高温下沥青混合 料的蠕变过程ｃ ３Ｉ 沥青路面压实后．仍存在一定空 分析历年高速公路病害调查资料发现．大多数 高速公路均存在车辙病害。通过试验、钻芯结果． 沥青混凝土路面各结构层均存在不同程度的变形． 其中上面层和中面层变形较大 经过调查发现．高 温季节．沥青面层顶面９ｃｍ左右的温度最高．而车 隙．任何一种形式的沥青路面．其压实度都不可 能达到百分之百 遇到高温天气．在车轮荷载的 反复作用下，尤其是存在重载、超载车辆时，由 ８８ ｌ交通标准化 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ道路工程 辙最大的地方发生在距离顶面５～ｌＯｃＩＴＩ处．可见中 相渗透时产生物理、化学作用，在接触面上形成互 融过渡层，强化基质沥青，提高其韧性，大幅度提 高矿料抗剥落能力 ３沥青混合料配合比设计 ３．１ 材料选用 面层的车辙更严重 高速公路建设时．较重视上面 层的抗车辙性能，仅在上面层使用改性沥青．这就 导致中下面层易形成车辙．因此应加强中面层的抗 车辙性能．在中面层采用改性沥青或添加抗车辙剂 等措施同 ２橡塑复合型抗车辙剂 材料选用及控制要求如下： ａ） 亟量蕉 集料采用陕西泾阳石料场产 橡塑复合型抗车辙剂（简称ＣａＲ）是基于改性沥 的石灰岩．选用时应严格控制碎石中针片状颗粒含 量，矿料分为１０～２０ｒａｍ、５～１０ｒａｍ、３－５ｒａｍ、０－３ｒａｍ 四档： 青混合料技术而开发的新一代橡塑复合型抗车辙剂 产品。ＣａＲ采用橡塑高分子聚合物、纳米级材料及 助剂在相应温度条件下混炼复合而成 该产品可显 ｂ）矿粉质量控制矿粉选用时应保证干燥、洁 著提高沥青混合料的高温稳定性．同时改善沥青混 合料低温抗裂及抗水损害性能．从而提高沥青路面 耐久性能．延长沥青路面使用寿命 ＣａＲ—Ｉ型为黑色圆柱状固体颗粒．通过对沥 净，其粒度、亲水系数应符合规范要求［ ； ｃ）沥青控制 选择具有较高粘度的沥青结合 料．使其与集料具有良好的粘附性．以保证沥青混 合料有足够的高温稳定性和低温抗裂性 本文采用ＳＫ一９０号道路石油沥青．具体指标 见表１ 表１ ＳＫ－－９０＃道路石油沥青技术性质 序号 １ 青混合料的增粘、桥接、吸附、固结作用，达到提 高沥青混合料的高温抗车辙兼顾低温抗裂性能 ＣａＲ一Ⅱ型为黑色粉状固体颗粒．通过在沥青胶浆 与集料之间发挥微观界面效应．达到提高沥青混合 料的高温抗车辙兼顾抗水损害性能 ＣａＲ—Ｉ型和 ＣａＲ一Ⅱ型抗车辙剂如图ｌ所示 试验项目 技术要求 试验结果 试验依据 ８２ Ｔ０６０４ ２５℃针人度（１００ｇ．５ｓ）／０．１ｍｍ ８０－１００ ２ ３ ４ ５ ６ 针入度指数ＰＩ 软化点ｚ ℃ ６０ｑＣ动力粘度／（Ｐａ・ｓ） 延度（ＩＯ￣Ｃ，５ｃｍ／ｍｉｎ）／ｃｍ 延度（１５℃，５ｃｍ／ｍｉｎ）／ｃｍ 一１．５－＋１．０ —０．６８ ≥４５ ≥１６０ ≥２０ ≥１００ ４６．７ ｌ６５ ５２ １５０ Ｔ０６０６ Ｔ０６２０ ＴＯ６０５ Ｔ０６０５ ７ ８ ９ 含蜡量（％） 闪点／℃ 溶解度（％） ≤２－２ ≥２４５ ≥９９．５ １．６ ２９６ ９９．７ Ｔ０６ｌ５ ｒｌ０６１ｌ Ｔ０６０７ ａ）ＣａＲ—ｌ ｂ）ＣａＲ～Ⅱ 图１ 橡塑复合型抗车辙剂类型 ＣａＲ产品具有自主知识产权．已获国家发明型 专，ＩＪ２项。主要用于处治与预防沥青路面车辙病害， 尤其在山区高速公路、重载交通干线公路及长大陡 １Ｏ 密度（１５％）／（￣ｃｍ ） 质量损失ｆ％） ＲＴＦ０Ｔ 实测记录 １．０２４ ≤０＿８ ≥５７ Ｔ０６０３ Ｔ０６１Ｏ ＴＯ６ｌ０ －０．０３ ７０ 坡、弯坡桥桥面铺装等特殊路段更能体现本产品的 优越性能 ｌ１ （１６３￣（２， 针入度比（２５ｏＣ）（％） ７５ｒａｉｎ） Ｔ０６０４ Ｔ０６１０ 延度（１０ｑＣ）／ｃｍ ≥８ １０ Ｔ０６０５ ＣａＲ应用方便．在使用过程中按比例直接添加 到沥青混合料的拌和楼中．拌制成改性沥青混合 料．一般用量为沥青混合料质量的０＿３％～０．６％ 通 过与热骨料干拌．ＣａＲ能与混合料充分混合．在熔 融温度下，游离的高分子聚合物形成聚合物晶体． 附在矿料表面．吸引基质沥青．使沥青和矿料搭在 一３．２ 沥青混合料配合比设计 采用马歇尔法进行沥青混合料配合比设计，确 定最佳油石比。设计过程中。采用ＡＣ一２ＯＦ（细型） 级配．１０～２０ｒａｍ碎石：５～１０ｒａｍ碎石：３ ５ｍｍ碎石：０～ ３ｒａｍ机制砂：矿粉＝４２：１６：１０：２８：４．ＣａＲ添加比例分别 为０％、０．３％、０．５％、Ｏ．６％ 通过室内马歇尔试验 起。基体沥青膜与ＣａＲ车辙剂膜紧密接触．在互 ２０１３年１２Ｂ第２４期ｆ ８９ 道路工程Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 稳定度、破坏应变、残留稳定度和残留强度比都在 不断增大 ＣａＲ抗车辙剂能够提高沥青与矿料的黏结能 力．主要通过改善两者的物理、化学性质来实现。 确定最佳油石比为４．４。 ３．３ 沥青混合料试验结果 对掺加不同剂量ＣａＲ添加剂的沥青混合料进行 马歇尔试验，结果见表２。 表２不同ＣａＲ添加剂量下沥青混合料试验结果 试验 项目 试验 方法 ０％ ＣａＲ添加量 Ｏ＿３％ ０．ＣａＲ与混合料混合后．吸附在矿料表面．形成的化 学键可以改善沥青与集料的结合能力．从而达到提 高沥青混合料抗车辙的性能 ４结论 ５％ ０．６％ 动稳定度 ／（次／ｍｍ） Ｔ Ｏ７１９ 技术要求 ≥１００Ｏ ≥２８００ ≥２８ｏ０ ≥２８ｏ０ 测量值 １ ８９５ ５ ０９２ ６ ５０８ ７ ４８０ 添￣ＩＣａＲ抗车辙剂后．沥青混合料动稳定度显 著增加．并随着ＣａＲ用量的增加而增加。ＣａＲ可以 显著提升沥青混合料的高温稳定性．抑制车辙的产 生。 破坏应变 技术要求 ≥２０００ ≥２５ｏｏ ≥２５ｏｏ ≥２５００ （ ８） Ｔ ０７１５ 测量值 ２ ３８５ ２ ９６８ ３ ２１Ｏ ３ ４０６ 残留稳定度 ｆ％） Ｔ ０７０９ 技术要求 ≥８０ 测量值 ８ｌ ≥８５ ８５．３ ≥８５ ９１ ≥８５ ８６ 参考文献 『１１陈国兵，孙高峰．陡长坡路段车辙成因与防治 研究［Ｊ］．交通与路建，２０１１，（１４）：２７７． 残留强度比 ｆ％） Ｔ ０７２９ 技术要求 ≥７５ 测量值 ７８ ≥８Ｏ ８２．１ ≥８Ｏ ８８ ≥８０ ８７ ［２】张登良．沥青路面工程手册［Ｍ］．北京：人民交通 出版社．１９９７． 注：技术指标见《公路沥青路面施工技术规范》（盯Ｇ Ｆ４０－－２００４） 中，表５３．４－１～表５．３．４－－３￣相关指标要求（气候分区均按１—３）。 ［３］史宏斌．外部因素在车辙病害中的影响［Ｊ］．交通 世界，２０１１，（１３）：６７—６９． 从表２的试验结果可以看出： 『４１范志强．沥青路面车辙产生的原因和防止措施 ａ）ＡＣ一２０沥青混合料的动稳定度、破坏应变、 残留稳定度、残留强度比技术指标均满足《公路沥 ［Ｊ】．科技信息，２０１１，９（１８）：８９—９０． ［５】康鹏．路面产生车辙分析与治理［Ｊ］．交通与路建， ２０１１，（１８）：２５６． 青路面施工技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４０－－２００４）相关技术 要求： ｂ）不添￣１ＣａＲ和添加０－３％的ＣａＲ相比．沥青混 合料的动稳定度、破坏应变、残留稳定度和残留强 度比都得到提高。尤其是动稳定度．由每毫米 １ ８９５次变为５ ０９２次．显著增大．说明沥青混合料 『６１冉旭波．高等级公路沥青路面车辙病害成因和 防治措施［Ｊ］．科技信息，２０１ １，（２）：３６７—３６８． ［７］边建民．沥青路面严重车辙病害的治理［Ｊ］．现代 公路，２０１１，１１（１２）：７８—７９． 高温性能显著提高： Ｃ）随着ＣａＲ添加剂量的增加．沥青混合料的动 收稿日期：２０１３－１２—２４ ９０ Ｉ交通标准化
