抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究

朱启天

摘 要： 为解决城市道路的车辙问题，节约养护维修成本，延长道路使用寿命，围绕抗车辙剂作用机理、抗车辙沥青混合料配合比设计以及施工工艺等方面展开了抗车辙剂在城市主干路沥青路面施工中的应用研究。研究结果表明：抗车辙剂的加入可以有效改善沥青混合料的高温抗变形能力；路面长期性能跟踪观测结果显示，掺加抗车辙剂的沥青路面具有更小的车辙深度以及更好的长期服役性能。抗车辙剂将在我国城市道路中具有广阔的应用场景。

关键词： 城市道路 车辙 施工工艺 应用场景

中图分类号： TU753文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）02-0022-04

Research on the Application of Anti Rutting Agent in the Construction of Urban Main Road Asphalt Pavement

—Taking the North Extension Road Construction Project of Magao Road in Qixia District as an Example

ZHU Qitian

（ Nanjing Liuhe District Highway Management Station， Nanjing， Jiangsu Province， 211500 China ）

Abstract： In order to solve the problem of rutting on urban roads， save maintenance costs， and extend the service life of roads， the article conducts research on the application of anti rutting agents in the construction of urban main road asphalt pavement， focusing on the mechanism of action of anti rutting agents， the design of anti rutting asphalt mixture proportions， and construction techniques. The research results indicate that the addition of anti rutting agents can effectively improve the high-temperature deformation resistance of asphalt mixtures. The long-term performance tracking observation results of the road surface show that the asphalt pavement with added anti rutting agent has smaller rut depth and better long-term service performance. Anti rutting agents will have broad application scenarios in urban roads in China.

Key Words： Urban roads； Ruts； Construction technology； Application Scenario

城市主干路作为城市交通的重要组成部分，承载着大量车辆的行驶和交通运输任务。然而，长期以来，由于交通负荷和外界环境因素的影响，城市主干路沥青路面容易出现车辙现象，尤其在道路平交口、公交站台等位置处，车辙病害较为严重，给行车安全和驾驶体验带来了不利影响，且增加了养护维修成本。因此，如何有效改善和预防城市主干路沥青路面的车辙问题成为了迫切需要解决的工程难题。近年来，随着科学技术的不断进步和材料工程的发展，抗车辙剂作为一种新型路面材料逐渐引起了广泛关注。将其作为外加剂，加入到沥青混合料中可以有效改善沥青道路的抗车辙性能，延长道路使用寿命。本文旨在通过系统的理论分析、室内试验研究以及实体工程应用，分析抗车辙剂在城市主干道沥青路面施工中的应用效果，验证其在未来推广应用的可行性。

1 工程概况

南京市栖霞区马高路北延道路建设工程（MGLBYSG1标段），起于宁杭公路与现状马高路交叉口，线位沿宁芝路往北布设，先后与白鹅山路、狮麟路、美芝嘉路、狮子坝路相交，下穿沪宁高速后路线继续向北，终点接金马路与石狮路交叉口，道路全长1.635 km。规划等级为城市主干路，设计速度50 km/h。其中宁杭公路—沪宁高速段标准断面宽45 m，沪宁高速—金马路段标准断面宽40 m。

2 抗车辙剂的作用机理

2.1 胶结作用

将抗车辙剂加入到拌锅中与热集料一起进行拌合，此时抗车辙剂在高温下软化溶解。然后再加入沥青进行湿拌，溶解后的抗车辙剂颗粒与沥青胶结，提高了沥青的软化点，降低其温度敏感性，增加了与集料的黏附性，从而增强了沥青混合料的抗剪切变形能力。

2.2 加筋作用

抗车辙剂中的高分子聚合物构经充分拌和形成塑料纤维，在沥青胶结作用下形成致密的网状结构[1]，并在集料骨架内部相互搭接，起到纤维加筋作用。提升了沥青胶浆体系的相互作用力，增强了其使用性能。

2.3 嵌挤作用

抗车辙颗粒在高温条件下软化，而后经过碾压成型，变成类似黏附性较高的细集料，嵌挤至混合料骨架空隙中，有效增大了集料间的相互作用力，填充了混合料空隙，增强了沥青混合料整体的抗变形能力。

2.4 恢复变形作用

抗车辙剂的组成成分中含有相当的弹性材料，这些材料具有一定的恢复变形能力[2]。当车辆经过道路时，弹性材料可以吸收和分散车辆轮胎施加在道路上的压力和冲击力，减缓路面变形的速度和程度。

3 抗车辙沥青混合料配合比设计

3.1 原材料选择

3.1.1 沥青

选用金海宏业镇江石化有限公司生产的SBS 改性沥青，经检测其各项性能指标均能满足规范要求。

3.1.2 集料

集料选用句容船山建材有限公司生产的石灰岩，规格为1# 13.20～26.50 mm、2# 4.75～13.20 mm、3# 2.36～ 4.75 mm、4# 0～2.36 mm。

3.1.3 填料

填料来自哲文建材有限公司，其表观密度为2.687 g/cm3，亲水系数为0.65，外观无团粒结块。

3.1.4 抗车辙剂

选用路孚8000抗车辙剂，外观呈黑色颗粒状。

3.2 配合比设计

3.2.1 确定最佳矿料级配

采用 AC-20C型级配结构，选取 3 组不同粗细的矿料级配，设计级配范围及各组级配组成如表1所示。

根据以往工程经验，按油石比 4.5%制作马歇尔试件，测定其各项性能指标。根据马歇尔试验结果，级配A、B、C的各项试验指标均满足规范要求，级配B的数据为最佳，故选定级配B为最佳矿料级配。

3.2.2 确定最佳油石比

按级配B设计的矿料比例配料，采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种油石比，进行马歇尔试验，根据试验结果，最终确定最佳油石比为4.7%。

3.3 抗车辙剂最佳掺量的确定

为确定本项目路面工程所需抗车辙剂的最佳掺量，在厂家推荐掺量的基础上，选取0%、0.3%、0.4%、0.5%这 4种不同掺量进行优选，根据各项路用性能试验结果最终确定抗车辙剂的最佳掺量。

3.3.1 高温性能

不同掺量下的AC-20C沥青混合料高温性能试验结果如图1所示。

由图1可看出，随着抗车辙剂掺量的增加，AC-20C沥青混合料的动稳定度逐渐增大，即高温稳定性有所提升，且提升幅度较大。当掺量达到0.5%时，其动稳定度值需达到7 152 次/mm，远远超过规范要求（≥6 000 次/mm）。分析原因可知，抗车辙剂中的塑料纤维成分在矿料骨架内胶结形成网状，该网状结构可以提升沥青胶浆体系的相互作用力，从而提高沥青混合料的高温抗变形能力[3]。

3.3.2 低温性能

本文采用低温弯曲试验来研究不同掺量下的抗车辙AC-20C沥青混合料低温性能，选取弯拉应变作为低温性能的评价指标，具体试验结果如图2所示。

观察图2的低温小梁弯曲试验结果可知，在掺入抗车辙剂初期，混合料的低温抗裂性能略有提升，但提升幅度不明显。在掺量达到0.3%后，混合料的弯拉应变有一个较大幅度的提高，原因是抗车辙剂的嵌挤作用和胶结作用，增强了沥青混合料的承受荷载能力，提升了低温抗裂能力。然而，当掺量超过0.4%时，混合料的弯拉应变急剧下降，出现该现象的原因为过多的抗车辙剂导致内部材料局部失稳，削弱了沥青混合料的低温性能。

3.3.3 水稳定性

本文选择浸水马歇尔、冻融劈裂两种试验来对4种不同抗车辙剂掺量下的AC-20C沥青混合料的水稳定性进行研究，评价指标分别为残留稳定度和冻融劈裂比，试验结果如图3所示。

图3中试验结果表明：残留稳定度和冻融劈裂比的变化规律基本一致，皆呈现出随抗车辙剂掺量的增大，先快速升高再逐渐平稳的趋势。掺量达到0.4%时，两种水稳定性评价指标已基本不再发生变化。相较于未掺加抗车辙剂的沥青混合料，掺入0.5%抗车辙剂的沥青混合料，其残留稳定度和冻融劈裂比分别提升了9.7%和10.4%。由此可看出，抗车辙剂的加入有助于提升沥青混合料的抗水损害性能。

3.3.4 确定最佳掺量

综合以上各掺量下抗车辙沥青混合料的各项路用性能试验结果，最终确定AC-20C沥青混合料中最佳抗车辙剂掺量为0.5%。

4 实体工程应用

本项目选择在道路桩号：K0+700～K0+900处铺筑试验段，在该处的道路中面层AC-20C 沥青混合料中掺加抗车辙剂，掺量为沥青混合料质量的0.5%。

4.1 施工工艺研究

4.1.1 施工前准备

在混合料拌合前要将抗车辙剂装袋保存好，防潮、防结块。对沥青、集料等原材料进行性能检测，确保满足规范技术指标要求。矿粉应防止受潮，保证其洁净干燥。

4.1.2 混合料拌合

抗车辙剂应采用人工直投式“干法”的施工工艺，将其和热集料同时加入拌合锅进行干拌，总时间大约控制在 8～15 s。干拌结束后，再将沥青添加到拌合锅中继续拌和，沥青预热温度根据沥青种类确定，改性沥青温度高于普通石油沥青10～20 ℃。喷入沥青后，湿拌时间控制在35～45 s为宜，直至沥青混合料拌和达到均匀状态即立刻停止拌合。

沥青混合料搅拌过程中，每天上下午各抽取一批样品进行马歇尔试验和抽提筛分试验。试验员为确保混合料符合施工标准，还应对出场的混合料进行检测。

4.1.3 混合料运输

运输车辆应时刻保持干净，雨季施工时，必须将料斗中的积水倒出再接料。每天在开始施工前，应在运输车车厢内部均匀涂抹隔离剂，避免在车厢底部堆积残渣。运输车在运输过程中必须用防水保温材料覆盖沥青混合料，以防止混合料热量散失且避免被雨水、灰尘等污染。在抵达施工现场后，运输车辆应按照规定的位置驶入。

4.1.4 混合料摊铺

运输车将沥青混合料运达现场后，需要多台摊铺机进行联合铺装，根据道路宽度确定松铺系数。熨平板应按摊铺宽度和摊铺厚度进行调整，预热温度不得低于100 ℃。

摊铺作业时采用梯队方式进行施工，摊铺机前后错开10～20 m，采用平衡梁控制摊铺厚度。摊铺速度应与拌合楼产量相当，通常保持在2.5 m/min，摊铺机应缓慢、均匀、连续地摊铺，保证混合料不发生离析现象。若在摊铺过程中发现混合料出现明显异常，应立即查明原因并进行紧急处理，以保证摊铺质量。

每摊铺一段距离，应对断面标高及横坡进行检测，如若出现偏差必须立即进行调整，在摊铺机作业过程中还应定期检测摊铺厚度，以免发生偏差。

4.1.5 混合料碾压

抗车辙沥青混合料碾压施工分为初压、复压以及终压3个阶段，应尽量降低摊铺与碾压工作的时间间隔，从而避免碾压温度不足导致压实度不达标的情况出现。在开始碾压施工前应设置好压路机的运行参数。

压路机碾压施工的具体原则是“高频、低幅、紧跟、慢压”，不得出现急转弯、急刹车等情况，碾压速度保证在2.0～2.2 km/h为宜。

必须全程对碾压温度进行严格控制，不能进行低温碾压，这易导致集料破坏；碾压轮可以采用涂抹隔离剂的方式以保证洁净。

抗车辙沥青混合料的具体碾压方式为初压采用双钢轮压路机进行2遍静压，复压采用胶轮压路机进行3～6遍的振压，终压采用双钢轮压路机进行1～2遍的静压。施工完毕后应立即对实际压实度进行检测。

4.2 质量检测

试验路段铺筑结束后，进行了工后质量检测，检测结果显示其各项性能指标均能满足规范要求，压实度分别达到了99.8%和99.5%。为进一步研究抗车辙剂对铺筑的沥青路面长期服役性能的影响，课题组研究成员对试验段进行了两年的跟踪观测，并且每半年就对试验段指定的检测区域进行车辙深度检测。检测结果显示，掺加抗车辙剂的路段，其车辙深度在路面运行1年后仅为1.1 mm，后期增长速度十分缓慢，掺加抗车辙剂的路段未出现车辙、裂缝等明显质量缺陷，外观质量达到要求。由此可见，抗车辙剂在城市道路中的工程应用效果良好[4-5]。

5 结语

本文依托栖霞区马高路北延道路建设工程案例，对抗车辙剂在沥青路面施工中的应用进行了研究，并得到了以下结论：抗车辙剂的作用机理复杂，主要包括胶结作用、加筋作用、嵌挤作用以及恢复变形作用；通过综合对比4种抗车辙剂掺量下的沥青混合料的各项性能试验结果，最终确定AC-20C沥青混合料中的最佳抗车辙剂掺量为0.5%；工后质量检测结果表明：添加抗车辙剂路段的各项性能指标均能达到规范要求。通过两年的路面长期性能跟踪观测发现，掺加抗车辙剂的沥青路面具有更好的长期服役性能。

参考文献

[1]谢宇.沥青路面混合料中抗车辙剂的应用分析[J].交通世界，2023（25）：16-18，21.

[2]谭名燕，刘丽强，刘奎，等.市政工程道路沥青路面施工技术[J].四川建材，2023，49（9）：147-148，151.

[3]洪浩.城市主干路沥青路面的施工质量控制[J].新材料·新装饰，2022，4（20）：190-192.

[4]万能.道路施工中沥青路面的施工技术探讨[J].中国建筑装饰装修，2022（12）：159-161.

[5]张娇.大空隙率排水沥青路面施工技术[J].交通世界，2023（23）：95-97.