城镇道路中抗车辙剂的应用

李庆伟

（河南省城市规划设计研究总院 河南 郑州 450000）

0 前言

随着国内城镇化的进一步建设，城市交通量急剧增加，城市道路交通压力越来越大，同时道路病害不断增多，不但增加了道路养护维修费用，而且降低了道路的通行能力及服务水平，阻碍了国民经济的快速发展，降低了人民群众的生活水平。目前国内城镇道路常见路面结构形式为沥青混凝土路面，该路面结构病害中常见的一项为车辙。随着国内公共交通优先发展及重型车辆不断增多，沥青混凝土路面结构设计又常以BZZ-100为标准轴载，这样在沥青路面后期使用中会出现大量的车辙病害。针对这一现象，本文从车辙分类及车辙产生的原因进行分析，结合新型材料，提出在城镇道路沥青混凝土路面中参加抗车辙剂减少后期道路车辙的病害。

1 沥青路面车辙类型

沥青混凝土路面是一种柔性路面，车辙为永久性变形。结合常见车辙出现情况及相关实验资料分析，车辙主要分为压密性车辙、失稳性车辙及磨耗性车辙三类。

1.1 压密性车辙

沥青路面结构压实度在设计阶段一般要求达到95%以上，在道路施工期间的压实度一般为97%左右，不可能达到100%。这样在沥青路面在竣工通车后，车辆对路面有一个再压实挤密的作用，这个作用的结果会使轮迹重复处出现轻微的变形，也即产生压密性车辙。

1.2 失稳性车辙

沥青和沥青混合料是一种感温材料，具有良好的流变性能。在高温和车辆荷载重复作用下，沥青的粘度会下降，这样在车轮荷载的作用处沥青面层会产生流动变形。这种流动变形即称之为失稳性车辙。

1.3 磨耗性车辙

在冬季，路面会出现积雪及结冰现象，为了提高车辆轮胎的抗滑能力，通常会在车辆轮胎上安装防滑链条或防滑钉。装有防滑链条或防滑钉轮胎的车辆在行驶中会与路面产生相对滑动，从而对路面面层沥青产生磨损，这种磨损积累形成的带状坑槽即为磨耗性车辙。

2 车辙产生原因

车辙产生的原因可以分为内因、外因及其他因素三大类。其中内因主要反映在材料本身的质量上。如混合料中用油偏多、矿粉掺量过多、沥青稠度偏低、圆状集料颗粒的含量偏多、矿料级配中细料过多等等；外因主要为气候条件和车辆轴载；其他因素则是指沥青路面的基层类型、路面结构组成及路面施工质量对路面车辙的影响等。结合我国道路建设情况，其中最主要的两个因素是沥青和沥青混合料的组成。

2.1 沥青

沥青的针人度和粘度是两个不同的指标。针人度相同的沥青，其粘度可能有较大的差别。例如一般AH-70沥青的60℃粘度在2kPa左右，而高粘度AH-70沥青的60℃粘度可高达6～7kPa。通常沥青的针入度越大，混合料的粘结力越小，沥青混合料的强度或抗辙槽能力就越差；沥青的粘度越高，混合料的强度或抗辙槽能力就越大。

沥青的感温性也是影响车辙的一个主要指标。沥青粘度随温度变化而变化的程度，温度变化时，如沥青的粘度产生大的变化，沥青的感温性就大，反之沥青的感温性就小。沥青的感温性越大，高温时沥青混合料的粘结力就越弱，抗辙槽能力也越小。

2.2 沥青混合料

高温下，沥青混合料抵抗反复压缩及侧向流动的能力首先取决于矿料骨架，尤其是粗集料的相互嵌挤作用，同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用，因而两者都是十分重要的。沥青混凝土的密实度或孔隙率率对其抗车辙能力有显著影响。沥青混合料的密实度决定着混合料中孔隙率的大小，密实度愈大，孔隙率愈小，混合料的抗车辙能力也愈强。

3 抗车辙剂的作用原理及优点

抗车辙剂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。它是一种功能上的定义，凡是以抗车辙为目的应用的相关沥青改性剂均为广义上的抗车辙剂。沥青混凝土中添加抗车辙剂后，通过集料表面的增粘、加筋、填充以及沥青改性、弹性恢复等多重作用，可大幅度提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性等性能。

3.1 抗车辙剂作用原理

3.1.1 嵌挤作用

添加的抗车辙剂微粒在与集料高温拌合和高温施工过程中由于高温的作用而软化，这些微粒和沥青混合料在碾压过程中热成型，相当于具把有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙，增加了沥青混合料结构的骨架作用，加强了混合料之间的相互作用力，降低了混合料之间的孔隙率，从而增加了沥青混合料承受荷载的能力。

3.1.2 加筋作用

由于抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度，它在拌和过程中部分被拉丝成塑料纤维，在集料骨架内搭桥交联，类似网状，由于形成纤维加筋的作用，从而加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性。

3.1.3 胶结作用

抗车辙剂投入沥青混合料的拌和锅中，在高温下，首先通过与矿料干拌，使它软化，继续加入沥青拌和，抗车辙剂颗粒与沥青发生化学反应，形成胶结作用，使沥青性能得到改善，提高了沥青的软化点；降低了沥青混合料对温度的敏感性，增加了沥青与矿料的粘附能力。

3.1.4 变形恢复作用

抗车辙剂的颗粒具有弹性特性，可以提高沥青混合料的弹性恢复功能，从而降低了成型沥青路面的永久变形。

3.2 抗车辙剂的主要作用

3.2.1 显著提高沥青路面抗车辙能力

3.2.2 有效改善沥青路面低温抗裂性能

3.2.3 减少因交通荷载所造成的沥青路面疲劳破坏

3.2.4 提高沥青混合料的力学性能指标

3.2.5 增强沥青与集料的粘附力，减轻路面剥落病害的发生

3.2.6 改善沥青的抗老化性能，尤其是由紫外线辐射所导致的老化

3.3 抗车辙剂的优点

3.3.1 性能优越

在普通沥青混合料中仅需掺加0.3%～0.5%的抗车辙添加剂，即可显著提高沥青混合料的抗高温性能，并改善抗水损坏性能、抗低温开裂性能等。

3.3.2 性价比高

与传统沥青改性工艺相比，抗车辙添加剂直接投入拌和缸内与集料进行拌和，不需要增加特殊设备，可大幅度降低生产过程中的能耗，同时避免了改性沥青储存稳定性差的问题。同时普通沥青比改性沥青便宜1400～1500元／t，抗车辙剂的生产成本约10000元／t，改性沥青混凝土要比普通沥青混凝土增加成本18元／t；若是采用普通沥青混凝土+0.35%抗车辙剂，路用性能优于改性沥青混凝土，而且节省24元／t。

3.3.3 不影响配合比设计

在任何掺加量下均不改变沥青混合料的级配，仅在掺量＞0.4%时，需对油石比进行微调。

3.3.4 施工工艺简单

直接加入到拌和缸中，只需适当延长拌和时间和提高施工温度，拌和、摊铺、碾压均不受影响。

3.3.5 按需求定掺加量

不同于改性沥青，掺加抗车辙剂能够根据所期望的抗车辙性能程度不同，添加不同掺量的抗车辙添加剂，在达到需求的基础上相对减少成本。

3.4 抗车辙剂的使用

3.4.1 掺加用量

抗车辙添加剂的使用剂量一般为沥青混合料的0.3～0.5%，即每吨沥青混合料中掺加3～5kg。交通量大、重型车辆多的路段采用上限0.5%，特殊路段可掺加 0.6%以上。

3.4.2 施工工艺

添加抗车辙剂的施工工艺方便简单，主要如下：

（1）当沥青混合料中矿料加热到170～180℃时，将添加剂一次性直接投入拌和锅内进行干拌，拌和时间可增加15秒左右；

（2）加入热沥青继续搅拌，拌和时间可相对增加10秒左右；

（3）掺加沥青混合料抗车辙剂后，沥青混合料出料温度、摊铺温度和初压温度比同等气温下普通沥青混合料提高10℃；

（4）成品混合料的质量控制、储存运输及摊铺碾压按常规的混合料进行。

4 结论

总之，目前城镇道路混凝土路面常用AC-10、AC-13、AC-16、AC-20及AC-25等类型，容易出现车辙现象。为了预防及减少城镇道路路面的车辙，需要采用改性沥青混凝土或者掺入添加剂，而抗车辙剂是目前解决这一问题行之有效且性价比比较高的措施。

［1］中华人民共和国行业标准.CJJ 37-2012城市道路工程设计规范[S].中国建筑工业出版社.

［2］中华人民共和国行业标准.JTG D50-2006公路沥青路面设计规范[S].人民交通出版社.

［3］丁庆军.沥青混凝土抗车辙剂研究及应用[j].中外公路,第28卷 第1期.