高抗车辙性沥青混凝土的配合比设计

王航 李磊 赵桂娟 郭平

(1.陕西省高速公路建设集团公司，陕西 西安 710065;2.西安科技大学，陕西 西安 710054;3.西安公路研究院，陕西 西安 710065)

近年来，陕西省修筑的几条高速公路均不同程度出现了较严重的车辙，有些路段通车1个月或半年后的第1个夏季的高温期就产生深度10 mm～50 mm的车辙。因此，针对陕西省的高速公路建设现状，对车辙从材料、级配等方面进行系统研究，提出高抗车辙性沥青混凝土是十分必要的［3］。

1 PR PLASTS抗车辙剂

试验路段面层采用法国生产的PR PLASTS抗车辙剂。PR PLASTS抗车辙剂外观为深蓝色颗粒，可以在常温下保存。PR PLASTS主要成分为改性的高密度PE及低密度PE，属于热塑性树脂类［4］，其基本特性见表1。

表1 PR PLASTS基本特性

2 高抗车辙性沥青混凝土原材料性质

2.1 矿料

1)粗集料。a.用于路面各层的粗集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有足够的强度和良好的粘附性能，其质量技术要求应满足现行公路沥青路面施工技术规范要求。b.粗集料应具有良好的颗粒形状，不得采用颚式破碎机加工碎石。c.粗集料的粒径规格应满足设计要求和JTG F40-2004公路工程沥青路面施工技术规范表4.8.3的要求。d.粗集料的料源最好是同一个石料场(同一种基岩，同一种生产工艺)。如果采用两个料场的粗集料，应分别堆放，分别做配合比试验。2)细集料。细集料的技术指标应满足现行公路沥青路面施工技术规范要求。3)填料。a.用于路面各层的矿粉应采用石灰岩磨制的石粉，原石料中泥土杂质应除净。磨细石灰粉、水泥也可以用作填料，但其用量不宜超过矿料总量的3%。b.填料应干净、干燥，不应含有杂质和团粒，同时矿粉应能自由地从矿粉仓流出，其质量应满足现行公路沥青路面施工技术规范要求。

2.2 沥青

本试验段上面层采用克拉玛依90号道路石油沥青为基质沥青的PR PLASTS改性沥青混凝土，中面层采用SK-90号道路石油沥青为基质沥青的SBSⅠ-C类改性沥青，下面层采用克拉玛依90号道路石油沥青，其技术要求应满足现行公路沥青路面施工技术规范要求。

3 矿料级配及油石比的确定

3.1 沥青混合料配合比设计标准

PR PLASTS改性沥青混合料的马歇尔试验结果应符合表2的技术要求。

表2 改性沥青混合料室内试验技术指标

3.2 沥青混合料配合比设计方法

1)级配的确定。为了达到抗高温车辙的效果，沥青混合料配合比设计时矿料级配的确定是关键，应参考现行JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范中对级配的要求，结合美国现行Superpave设计体系的研究成果，保证混合料中的矿料形成骨架密实结构。矿料合成级配应符合表3的级配范围。

表3 中面层矿料合成级配要求范围

2)沥青混合料配合比设计。a.矿料配合比的确定。针对施工现场的情况，我们直接进行了施工配合比设计，对不同热料仓的集料进行了筛分，根据表3所给出的级配范围对不同料仓的集料进行了合成，筛分结果及合成结果如表4，图1所示。通过筛分确定出热料仓的比例为1 号∶2 号∶3 号∶矿粉 =20∶10∶64∶6。b.最佳油石比的确定。根据筛分所得的比例，在5.2%～5.5%之间变化油石比，进行马歇尔试验，通过试验确定出最佳油石比为5.4%。c.PR PLASTS用量的确定。根据前面确定的矿料配合比、最佳油石比，改变PR PLASTS用量，分别为沥青用量的0%，3%，4%，5%，6%制作车辙板试件，在60℃条件下进行车辙试验，试验结果见表5。

图1 AC-13沥青混合料合成级配图

表4 AC-13沥青混合料级配计算表

表5 靖王上面层AC-13沥青混合料试验

值得说明的是，加入PR PLASTS抗车辙剂后，最佳油石比增加 0.2%，即为 5.6%。

图2 0.7 MPa，60℃条件下动稳定度DS

从图2和图3可以看出当PR PLASTS抗车辙剂的添加量达到4%后，在温度为60℃，70℃条件下，其动稳定度均在4 000次/mm以上，故从技术经济角度考虑，确定PR PLASTS抗车辙剂的添加量为沥青用量的4%。

图3 0.7 MPa，70℃条件下动稳定度DS

4 结语

1)PR PLASTS抗车辙剂加入沥青混凝土中，由于这种聚合物在沥青混合料中的嵌挤、加筋、胶结作用，显著提高了混合料的高温抗车辙能力、低温可变性和粘聚性、抗疲劳特性，使用和生产过程中易于贮存和混合，但需要适当提高沥青用量。2)进行了施工配合比设计，根据筛分及合成结果所得的比例，油石比在5.2%～5.5%之间变化，通过马歇尔试验，确定出沥青混合料最佳油石比为5.4%。而掺加PR PLASTS抗车辙剂的沥青混合料设计方法与普通沥青混合料的配合比设计方法完全相同，只是将添加PR PLASTS前确定的油石比增加0.2%，来作为添加PR PLASTS后的混合料油石比，即加入PR PLASTS抗车辙剂后，沥青混合料最佳油石比为5.6%。3)根据确定的矿料配合比、最佳油石比，改变PR PLASTS用量，制作车辙板试件，在60℃和70℃两种温度条件下进行车辙试验，当PR PLASTS抗车辙剂的添加量达到4%以上，动稳定度均在4 000次/mm以上，因此确定出PR PLASTS抗车辙剂的添加量为沥青用量的4%时，技术经济效益最佳。

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