抗车辙剂在市政道路中的运用分析

刘斌忠

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

1 概述

20世纪90年代我国路面车辙问题不明显，但是进入21世纪水损害基本解决后，车辙又开始突出。特别是前些年，全国普遍出现持续高温，无论南方或北方部分省份，包括省城太原在近几年城市基础建设过程中不断发现在一些道路大纵坡路段、交叉口路段、重载型车辆较多路段中的路面上，越来越多的车辙反射到路面上，其中有些路面已经出现了较严重推移流动和变形。沥青混合料的推移、变形现象主要集中在中面层，少数流动也会出现在下面层。据理论分析，路面剪应力主要分布在路面5 cm～8 cm范围内，其大小与轮载和路面纵坡、行车速度有关。

本文以太原市市政道路新建及改造工程为例，详细介绍抗车辙剂在旧城区道路工程中的应用。

2 适用条件

首先沥青混合料抗车辙剂是指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂，是在沥青混合料拌合过程中直接添加的一种或多种纤维聚合物材料，经过一定工艺合成的高分子聚合物，它通过集料表面增强、沥青改性以及弹性恢复等多重作用提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性，是一种提高沥青混凝土抗车辙性能的外掺改性剂(见图1)。将其引入太原市旧城区道路路面结构中，拓宽了城市旧城区道路改造的设计思路。太原市旧城区近几年道路路面结构改造面临的问题，主要存在以下几方面特点:

1)罕见的历史高温;2)超载重载的交通状况愈演愈烈;3)太原东、西山地区由于天然的地理位置决定了大纵坡不可避免的出现，加剧了这些地区的道路车辙病害不断出现;4)沥青用油量偏高，热稳定性差。沥青混合料级配偏细，粗骨料处于悬浮状态。

3 工作机理

针对以上太原市旧城区道路路面结构的特点和近几年对掺加抗车辙剂的道路做了实验及分析表明，掺加的抗车辙剂对路面的实际效果主要表现为以下几种情况:

1)增稠作用。在沥青混合料拌和时首先加入抗车辙剂，由于抗车辙剂是颗粒状，所以可以与混合料进行干拌，使其充分融化，部分熔融的成分在沥青中以极为离散的状态凝固，形成高强和稳定的固化结构，促使集料的粘结性提高了，对集料进行了一定的预改性，而且这种结构使沥青路面具有较高的软化点，能够增强沥青的粘稠度，降低沥青对温度的敏感性，这就是抗车辙剂带来的嵌挤作用(见图2)。

图1 抗车辙剂

图2 工作机理

2)粘连作用。沥青混合料抗车辙剂的部分融化成分及少量未融的部分会裹附在石料表面，在石料与沥青，石料与石料之间产生较大的粘结力，这样，就会减轻路面剥落现象的发生，使得沥青混合料具有稳定的结构，这就是抗车辙剂带来的胶结作用。

3)增韧作用。通过抗车辙剂融化后的成分部分与沥青发生反应，聚合物形成的微结晶区具有相当的韧度，使得抗车辙剂对沥青混合料的韧性增强，这就是抗车辙剂带来的加筋作用。

4 配合比设计

根据太原市区不同道路交通量情况，抗车辙剂掺量范围为沥青混合料质量的0.3%～0.5%，即每吨沥青混合料中掺3 kg～5 kg;重载交通(设计交通量为100万辆～2000万辆)的路段，抗车辙剂掺量建议为0.5%，长大坡度的路段(具体针对东山地区和西山地区)按重载交通路段考虑;中等交通指设计交通量在3万辆～100万辆车次，抗车辙剂掺量建议为0.3%～0.5%;特殊路段可掺加0.6%以上。

5 施工工艺

市场上绝大多数的抗车辙剂形状都呈现颗粒状，因此在施工现场，抗车辙剂常常会在沥青混合料拌合的过程中直接加入，施工方法简单方便，具体施工方法如下:

1)将矿料加热到170℃～180℃时，将添加剂直接投入拌和锅内进行干拌，搅拌时间适当增加2 s～3 s。2)加入热沥青继续搅拌，拌和时间可相对增加。3)成品混合料的质量控制要求和储存运输方法与常规的混合料相同。4)工程应用实例。从2007年开始，太原市大力建设市政基础设施，陆续对市区内新建及改造道路的路面结构中添加了抗车辙剂，具体典型工程包括:a.太原市南内环街道路改造工程(2007年)。太原市南内环街改造工程项目为一条城市主干路的拓宽改造项目，在公交停靠站及路口红绿灯等候区等车辙容易产生的区域进行改造。中面层AC-20掺加3‰的抗车辙剂。b.太原市迎泽西大街道路改造工程(2008年)。迎泽西大街改造主线工程是太原市东西轴向一条标志性城市主干路。道路路面结构采用沥青混凝土柔性路面。上、中面层均采用重交90号A级石油沥青，在中面层6 cm AC-20沥青混凝土中掺加4‰抗车辙剂，提高沥青路面抗车辙能力，延长道路使用寿命。c.太原市平阳路道路改造工程(2009年)。平阳路道路改造工程是太原市重点工程，全长3.22 km，红线宽度为50 m(见图3～图5)。

图3 平阳路改造前现状照片

图4 平阳路改造中现状照片

图5 平阳路改造后现状照片

为了提高沥青路面抗车辙能力，采用了在中面层6 cm(AC-20)沥青混合料中掺加4‰抗车辙剂的方案。

从2009年开始至今，太原市还对市区内长风西大街、南中环街、旧晋祠路、和平北路、五龙口街、三给街等新建及改造道路中都采用了抗车辙剂，目前运行状况良好。

6 结语

沥青路面中的车辙已成为沥青路面的主要危害，经过近几年的市政道路建设，太原市对新建及旧路改造中处理车辙问题积累了很深刻的经验。针对旧城区每条道路的不同条件，本着减少和缓解车辙的目的，首先必须真正意义上识别车辙的具体类型和严重程度，然后认真分析产生车辙的种种原因，因地制宜，选择最适合的方法和标准来确定补救措施，大力运用一些经济效益高、技术合理、性能可靠的路面新材料(比如沥青混合料抗车辙剂)进行具体的实践，灵活的应用技术指标。真正收到让政府和居民都满意的效果，使城市道路建设质量全面提高，迈上新台阶。

［1］JTG D50-2006，公路沥青路面设计规范［S］.

［2］柳 浩.抗车辙技术在北京路面工程中的应用［J］.公路交通科技，2008(S1)：38-40.

［3］王文君.抗车辙剂改性沥青混合料关键参数设计及路用性能研究［D］.西安：长安大学，2011.

［4］王淑颖.沥青混合料抗车辙性能影响因素及评价指标的研究［D］.北京：北京工业大学，2011.

［5］DB44/T 624-2009，沥青混合料抗车辙剂［S］.