《瀝青改性養(yǎng)護(hù)車轍方案》

1、精品文章瀝青改性養(yǎng)護(hù)車轍方案高速公路作為帶動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大支撐，已成為我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下區(qū)域發(fā)達(dá)程度的一種標(biāo)志。但隨著高速公路交通量的日益增大，路面在車輛動(dòng)荷載的反復(fù)作用下，出現(xiàn)了不同類型和程度的病害，特別是大型、重型車輛在高速公路上行駛的過(guò)程中，形成習(xí)慣性占用特定車道的渠化現(xiàn)象，在車輪通過(guò)頻率較高的地方出現(xiàn)連續(xù)橫向變形車轍，有時(shí)還會(huì)延伸數(shù)公里。車轍是瀝青路面受到荷載反復(fù)作用后在橫斷面上產(chǎn)生凹陷或凸起的變形，是一種路面結(jié)構(gòu)的永久性變形。如果車轍由路面結(jié)構(gòu)層推移引起，會(huì)出現(xiàn)中間凹陷而兩側(cè)凸起；如果由于輪胎磨耗引起，則只會(huì)出現(xiàn)凹槽部分。車轍病害會(huì)降低路面的平整度，使病害處瀝青層厚度變薄，削弱了

2、面層及路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度，從而易于誘發(fā)其它病害；雨天時(shí)還會(huì)造成路表排水不暢，降低了路面抗滑能力，凹陷處的積水還會(huì)而導(dǎo)致車輛漂滑，嚴(yán)重的車轍還會(huì)使車輛在超車或改變車道時(shí)，出現(xiàn)方向失控等嚴(yán)重的安全隱患。高速公路路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)通常都會(huì)對(duì)混合料級(jí)配和瀝青用量進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)算，施工過(guò)程中更是采用電腦精確配比以使設(shè)計(jì)參數(shù)得以保證，因此，路面結(jié)構(gòu)層的耐磨性能相對(duì)要好得多。夏季高溫期，陽(yáng)光的直射作用會(huì)加速路面面層瀝青混合料的軟化和老化，如果此時(shí)重型車輛頻繁通過(guò)，便會(huì)加速推移變形的快速發(fā)展。高速公路養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，路面結(jié)構(gòu)層推移變形的車轍病害是路面養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)之一。運(yùn)城至三門峽高速公路（以下簡(jiǎn)稱“運(yùn)三公路”）是山西省南部

3、晉煤外運(yùn)的重要出口，該公路k12到k23路段穿越中條山脈黃土塬梁區(qū)，海拔高差達(dá)400m，其中k19+550至k20+086路段的路面縱坡更是達(dá)到了4.9%的設(shè)計(jì)極限。運(yùn)三公路上行半幅行車道是重載車輛通行的主車道，由于道路縱坡大，車體重，車輛行駛速度非常緩慢，在夏季高溫季節(jié)里，這條車道被車輛輪胎反復(fù)作用后，便出現(xiàn)了兩條明顯的車轍病害，車轍沿行車方向延伸達(dá)10多公里，平均變形深度達(dá)到5cm，最大的變形深度達(dá)到30cm以上，嚴(yán)重影響行車安全。筆者在養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)運(yùn)三公路k14+050至k14+350上行半幅車轍較嚴(yán)重的路段進(jìn)行了試驗(yàn)性修復(fù)，經(jīng)過(guò)3個(gè)月定時(shí)定點(diǎn)觀測(cè)得出：pr瀝青改性技術(shù)是高速公

4、路養(yǎng)護(hù)車轍治理的有效方案。一、改性劑的選擇在試驗(yàn)前，我們對(duì)常用的瀝青改性劑進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（sbs）瀝青添加劑和prplast.s瀝青添加劑（以下簡(jiǎn)稱“pr改性劑”）都曾被廣泛應(yīng)用。但由于sbs改性劑是“熱塑性彈性體”，要生產(chǎn)此類聚合物的瀝青混合料，需要具備三個(gè)條件：（1）要求瀝青材料具有對(duì)sbs聚合物的相容性。因?yàn)r青成分各異，不是所有瀝青都具有這種相容性，這樣原材料的選擇具有局限性；（2）需要專門的設(shè)施來(lái)保證改性瀝青攪拌溫度控制在160至210之間，還要配備一臺(tái)具有一定剪切力的強(qiáng)勁攪拌機(jī)，這樣機(jī)械設(shè)備的使用具有局限性；（3）經(jīng)過(guò)添加聚合物而改性的瀝青不能長(zhǎng)時(shí)間貯存，否則聚

5、合物的性能會(huì)很快降低，這樣不能滿足養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)隨機(jī)用料的需求；因此，sbs改性劑不宜在高速公路養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)中推廣。同時(shí)，運(yùn)三高速公路路面結(jié)構(gòu)的上面層本身就采用sbs改性瀝青混合料鋪筑，通過(guò)對(duì)近3年來(lái)的使用效果分析，雖然路面防滲性能得到提高，但車轍病害依然嚴(yán)重。pr瀝青改性劑是平均直徑為4mm的黑色顆粒，可在常溫下長(zhǎng)期保存，25下的密度為0.910.965g/cm3，熔點(diǎn)為140，施工中可以直接投入瀝青混凝土拌合機(jī)與熱骨料同時(shí)拌合，使其均勻分散在瀝青混合料中，而不必事先進(jìn)行瀝青-聚合物的混合。pr改性劑依靠其在瀝青混合料中的嵌擠、鋼筋、膠結(jié)作用來(lái)提高瀝青混合料的路用性能。國(guó)內(nèi)外道路研究者的研究表明，采用

6、添加pr改性劑的瀝青混合料可以有效提高瀝青路面的熱穩(wěn)定性。此外pr改性劑還具有四個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)需相容性瀝青；（2）無(wú)需專門的生產(chǎn)設(shè)施；（3）沒(méi)有膠結(jié)料的貯存問(wèn)題；（4）可準(zhǔn)確掌握用量，避免了聚合物和改性瀝青的浪費(fèi)。因此，我們最終確定采用pr改性劑作為養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)中車轍治理的關(guān)鍵材料。二、pr改性劑的物理性能分析為了驗(yàn)證pr改性劑在提高瀝青混合料抗車轍性能的可靠性，筆者進(jìn)行了pr改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)。試驗(yàn)中，我們使用輝綠巖按照ac-13i分檔配料，油石比為5.3%，采用室內(nèi)拌合工藝，當(dāng)骨料溫度達(dá)到180至185時(shí)加入pr改性劑，干拌30秒后加入瀝青，再濕拌3分鐘。所有試件均在室溫條件下保存48小

7、時(shí)，然后在60條件下養(yǎng)生5小時(shí)后進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)車轍試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可以得出，隨著pr改性劑含量的增加，試件抗車轍能力逐步提高。三、pr改性劑用量的確定在試鋪試驗(yàn)路段之前，我們還進(jìn)行了瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)，以分析改性瀝青在低溫條件下抗剪切性能的變化。試驗(yàn)中我們采用了與車轍試驗(yàn)相同的原材料，并用相同的油石比，在相同環(huán)境下進(jìn)行室內(nèi)拌合，制成試件，最后在-10低溫條件下進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可以得出，隨著pr改性劑含量的增加，試件在低溫條件下抗剪切的能力逐漸減弱，抗剪切變形的能力也逐漸減弱。綜合分析pr改性瀝青混合料的車轍和低溫彎曲的試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合山西地區(qū)氣候特點(diǎn)，最終確定

8、的pr改性劑合理劑量為瀝青質(zhì)量的5%，并以此作為本次車轍病害試驗(yàn)性修復(fù)的控制要點(diǎn)之一。四、混合料拌合溫度的確定雖然pr改性劑的熔點(diǎn)為140，但為確?；旌狭习韬暇鶆?，仍需較高的拌合溫度。考慮到拌合溫度對(duì)試件抗車轍能力的影響，我們?nèi)匀徊捎们拔乃龅脑牧习凑障嗤姆椒ㄖ瞥稍囼?yàn)試件。與之不同的是，在加入pr改性劑時(shí)的骨料控制溫度不同。通過(guò)對(duì)車轍試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析可以得出，隨著拌合溫度的提高，試件的抗車轍能力在180時(shí)能保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，雖然在205時(shí)，試件的動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到了5250次/mm，但在高速公路養(yǎng)護(hù)生產(chǎn)過(guò)程中，采用如此高的拌合溫度并不經(jīng)濟(jì)。因此，最終確定180為pr改性瀝青混合料的最佳拌合溫度，

9、并以此作為本次車轍病害試驗(yàn)性修復(fù)的控制要點(diǎn)之一。五、試驗(yàn)路段平整度觀測(cè)分析試驗(yàn)中，我們采用ah-90散裝瀝青作為主要材料，瀝青混合料包括級(jí)配碎石、石屑、砂和礦粉，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定的混合料最佳瀝青含量為4.4%，密度為2.430g/cm3。我們還將運(yùn)三公路k14+050至k14+350段上行300米行車道作為車轍治理的試驗(yàn)路段，并將該路段劃分為三個(gè)對(duì)比段落，即：a段50m，k14+050至k14+100；b段150m，k14+100至k14+250；c段100m，k14+250至k14+350。通過(guò)對(duì)路面各結(jié)構(gòu)層是否添加pr改性劑進(jìn)行比較，來(lái)分析pr改性劑對(duì)提高路面抗車轍能力的作用，如下表所示

10、：路面結(jié)構(gòu)a段b段c段上面層4cmac-13iprprpr中面層5cmac-20iprpr/下面層6cmac-25ipr/表中劃“/”的結(jié)構(gòu)層，表示采用普通瀝青混凝土鋪筑。施工過(guò)程中，我們將試驗(yàn)路段內(nèi)15cm厚瀝青混凝土面層全部銑刨干凈，并在不同段落接頭處均挖成階梯狀分層鋪筑，以保證接縫平順密實(shí)。施工完成后，我們每間隔30天就對(duì)試驗(yàn)路段內(nèi)3個(gè)對(duì)比段落的30個(gè)檢測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)行橫向平整度觀測(cè)，以分析車轍修復(fù)效果。經(jīng)分析可以看出，隨著時(shí)間的推移，試驗(yàn)路段橫向平整度在不同段落都呈現(xiàn)衰減趨勢(shì)，但對(duì)于每個(gè)結(jié)構(gòu)層都經(jīng)過(guò)改性的段落而言，平整度的變化相對(duì)較慢，變化幅度也相對(duì)較小，車轍病害的試驗(yàn)性修復(fù)達(dá)到了預(yù)期效果。六、結(jié)論1、pr改性劑的使用對(duì)瀝青混凝土路面的高溫穩(wěn)定性能具有明顯的改善，特別適宜山嶺重丘地區(qū)及重載大交通量的路段使用。2、在運(yùn)用pr改性瀝青混合料的施工時(shí)，無(wú)