瀝青路面車轍病害及抗車轍劑解決方案

1、瀝青路面車轍病害及抗車轍劑解決方案1瀝青路面的車轍病害 21 車轍定義 在高溫和渠化交通的作用下，瀝青路面結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)的永久變形。 車轍的形成主要是瀝青面層在行車荷載的作用下，進(jìn)一步壓密、擠壓使輪跡帶下沉，兩側(cè)面鼓起，形成波峰和波谷狀，波峰和波谷的高差即為車轍深度.32 車轍產(chǎn)生的背景和現(xiàn)象上世紀(jì)70年代美國的調(diào)查表明：在州際和主要公路上車轍所致的路面損害約占30%；80年代日本的調(diào)查表明：由于車轍所引起的路面損害高達(dá)80%。 國內(nèi)隨著高速公路的建設(shè)，近年來（1999年以后）不同省份通車的瀝青路面都出現(xiàn)了車轍。41998年通車的沈陽山海關(guān)高速公路2年后就出現(xiàn)了較嚴(yán)重車轍 1999年10月通車的北

2、京秦皇島高速公路，2000年7月份就出現(xiàn)了斷斷續(xù)續(xù)的車轍 2000年通車的機(jī)荷高速公路，在2003年7月出現(xiàn)了嚴(yán)重車轍，車轍最大深度達(dá)8cm，遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)要求的1.5cm 2003年通車的鄭少高速公路，在通車不到半年就相繼出現(xiàn)了車轍，在上坡路段最大車轍深度達(dá)10cm.5橋面鋪裝車轍行車道車轍(雨天雨水聚集）6車轍深度車轍處切面7行車道（中等和重車轍）車轍伴隨坑槽83 車轍分類磨耗型車轍壓密型車轍失穩(wěn)型車轍 9磨耗型車轍當(dāng)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，車輛行駛時(shí)，輪胎磨耗路表而產(chǎn)生此類車轍，車轍深度一般在5mm以內(nèi)。磨耗型車轍10壓密型車轍由于瀝青混合料的空隙率太大，碾壓追密造成壓密性車轍。一般側(cè)向隆起較小。3.

3、2 壓密型車轍11 對(duì)于半剛性基層主要是由于瀝青混合料結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而致；含有柔性基層的瀝青路面也與基層和土基的不穩(wěn)定有關(guān)。3.3 失穩(wěn)型車轍124 原因分析13路面結(jié)構(gòu)礦料級(jí)配交通荷載縱坡的影響 溫度的影響 原材料瀝青的影響 4 原因分析14 一般認(rèn)為瀝青路面的車轍產(chǎn)生在面層，這主要是與我國大多采用半剛性基層有關(guān)；對(duì)于半剛性基層瀝青路面，來自面層的車轍占整個(gè)路面的90以上。 對(duì)于柔性基層來講，瀝青路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的車轍來自整個(gè)路面結(jié)構(gòu)，尤其是土基。4.1 路面結(jié)構(gòu)的影響15瀝青層厚度對(duì)車轍影響16剪應(yīng)力沿面層厚度分布圖 中面層容易產(chǎn)生失穩(wěn)性車轍 軸載從10T依次增加到13T、15T、18T，剪應(yīng)力高值

4、的分布范圍從面層下36cm依次增加到37cm、38cm、39cm，剪應(yīng)力的最大值位置從4cm依次增加到4cm、5cm、5cm。剪應(yīng)力與失穩(wěn)性車轍17面層級(jí)配的影響通常級(jí)配越細(xì)，瀝青混合料產(chǎn)生車轍的可能越大；礦粉瀝青比對(duì)瀝青混合料車轍影響較大；骨架密實(shí)級(jí)配通常有好的抗車轍性能；懸浮密實(shí)和骨架空隙結(jié)構(gòu)一般抗車轍性能較差。1819 超重載現(xiàn)象嚴(yán)重 在某高速公路上，大型貨車中軸載超過我國標(biāo)準(zhǔn)軸載10T的比例平均：40.6%；4.3 交通荷載的影響 20軸載（kN）輪壓（MPa）超載車比例（%）車轍（mm）1000.707014.381200.8482019.675026.051400.9902034.

5、615040.251601.1312058.435072.971801.2732073.465089.39不同比例超載車輛作用下的車轍預(yù)估 21 從調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車轍嚴(yán)重的路段均在陡坡路段，特別在高速公路行駛重載和超重載車輛的情況下，往往容易產(chǎn)生較嚴(yán)重的車轍。超重載貨車在上坡路段的速度一般為20km/h，車輛如果以100 km/h速度行使，對(duì)路面瀝青層的作用時(shí)間約為，如果行使速度只有20 km/h，則對(duì)路面瀝青層的作用時(shí)間約為。4.4 縱坡的影響 22 當(dāng)ESAL=（13） 107時(shí) 提高一個(gè)等級(jí)當(dāng)ESAL3107時(shí),可考慮再提高一個(gè)等級(jí)對(duì)慢速移動(dòng)設(shè)計(jì)荷載，提高一個(gè)等級(jí)對(duì)停駐的設(shè)計(jì)荷載，提高二個(gè)等

6、級(jí)23 沒有高溫，即使在超重載的交通狀況下，車轍也難以產(chǎn)生。隨著溫度的升高，瀝青的粘度呈對(duì)數(shù)級(jí)下降，瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度快速下降。 夏季中午路表溫度最高達(dá)6070，有時(shí)路表溫度大于60的時(shí)間大于5個(gè)小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重交瀝青的軟化點(diǎn) 。 4.5 溫度的影響 24目前大部分高速公路對(duì)瀝青的選擇是比較注重的，大多選用優(yōu)質(zhì)瀝青，上面層采用改性瀝青，但是忽視了砂石料的影響。 粗集料棱角性不足，細(xì)集料多用石屑或砂。材料來源于不同的料場(chǎng)，級(jí)配很難控制。4.5 材料的影響 25 對(duì)許多密實(shí)型連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土來說，粗集料是呈懸浮結(jié)構(gòu)狀態(tài)，相互嵌擠作用相當(dāng)有限，這時(shí)瀝青結(jié)合料的高溫勁度就起到更為重要的

7、作用。 可以使用低標(biāo)號(hào)的瀝青，如50，70 4.5 瀝青的影響 26瀝青面層級(jí)配 瀝青混合料的高溫抗車轍能力有60%依賴于礦料級(jí)配的嵌擠作用，瀝青結(jié)合料則提供40%的抗車轍能力。5 預(yù)防措施27天然砂摻量每增加1，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度降低4。對(duì)于超重載路段的面層建議限制甚至不用天然砂。機(jī)制砂通常有良好的抗車轍性；石屑應(yīng)嚴(yán)格控制篩孔通過率。細(xì)集料28采用較硬的瀝青或改性瀝青。 在超載車輛多、氣溫高、上坡段等地段，建議瀝青膠結(jié)料的選用應(yīng)考慮高溫再提高一個(gè)或兩個(gè)性能等級(jí)。瀝青29 應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青用量，在高溫地區(qū)在最佳瀝青用量基礎(chǔ)較低0.3%左右用量，有助于提高瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，從而改善抗車轍能力

8、。瀝青用量30結(jié)構(gòu)層對(duì)于高溫地區(qū)的超重載道路，應(yīng)該提高中面層的車轍標(biāo)準(zhǔn)；在不提高車轍標(biāo)準(zhǔn)的情況下，車轍試驗(yàn)的試驗(yàn)壓強(qiáng)和試驗(yàn)溫度應(yīng)模擬當(dāng)?shù)芈访鎸?shí)際情況。如65度，等31施工方面正確處理規(guī)范級(jí)配、目標(biāo)級(jí)配和施工級(jí)配之間的關(guān)系合理提高壓實(shí)度，適當(dāng)減少空隙率 采用實(shí)測(cè)密度與理論密度雙控空隙率，保證理論密度不低于94%，實(shí)測(cè)空隙率在4%左右。 嚴(yán)格控制瀝青用量 建議縮小瀝青用量允許誤差的范圍，將規(guī)范規(guī)定的允許誤差士縮小為士。 嚴(yán)格控制石料的壓碎值 32法國：相對(duì)形變,H/h,%德國：車轍深度（漢堡鋼輪試驗(yàn)，同時(shí)評(píng)價(jià)水敏感性）美國：車轍深度（APA，可評(píng)價(jià)瀝青混合料疲勞性能）中國、日本：動(dòng)穩(wěn)定度，DS=(

9、4215)/(d60-d45)6 車轍的測(cè)定方法33動(dòng)穩(wěn)定度評(píng)價(jià)高溫穩(wěn)定性存在問題D60D4545min60min34抗車轍劑解決方案 35 抗車轍劑是以一種或多種纖維聚合物材料，經(jīng)過一定工藝合成的高分子聚合物，可通過拌合或熔融分散在瀝青混合料中，以改善或提高瀝青混合料抗車轍性能的瀝青混合料外摻加劑。1 抗車轍劑362 抗車轍劑的特性外觀為黑色顆?？稍诔叵卤４婷芏龋?熔融指數(shù)：710 g/10min熔點(diǎn)：140150粒徑：不大于6mm37膠結(jié)作用 通過部分聚合物的溶解形成膠結(jié)作用，從而達(dá)到降低滲透性、提高環(huán)球法軟化溫度和降低熱敏感性等效果加筋作用 通過聚合物中塑料纖維在級(jí)配骨架內(nèi)部搭橋而形成

10、嵌擠作用 施工時(shí)微粒臨時(shí)得到軟化，然后這些顆粒在碾壓過程中熱成型，從而填充瀝青混合料中的空隙2 抗車轍劑的工作原理38干集料空白表面干集料附著抗車轍劑表面2 抗車轍劑的工作原理39瀝青改性作用：抗車轍劑在濕拌和運(yùn)輸過程中，部分溶脹于瀝青中，形成凝膠層，從而達(dá)到對(duì)瀝青的改性、提高軟化點(diǎn)溫度、增加粘度、降低熱敏性等瀝青改性的作用；變形恢復(fù)作用：抗車轍劑的彈性成分在較高溫度時(shí)具有使路面的變形部分彈性恢復(fù)的功能，因而降低了成型瀝青路面的永久變形。 2 抗車轍劑的工作原理403 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比3.1 抗車轍劑摻量對(duì)最佳瀝青用量的影響 413.2 馬歇爾水穩(wěn)性能比較殘留穩(wěn)定度 試驗(yàn)采用AC

11、-20級(jí)配，分別采用海川公司產(chǎn)車轍王（摻量3.5）、茂名石化產(chǎn)SBS改性瀝青和克拉瑪依70#A重交瀝青，根據(jù)JTJ052-2000試驗(yàn)規(guī)程實(shí)驗(yàn)操作方法進(jìn)行研究（見表1）。項(xiàng)目未浸水（KN）浸水（KN）殘留穩(wěn)定度比（%）AC-20+70#A9.3268.16287.52AC-20+3.5 車轍王+70#A12.10410.98390.74AC-20+SBS改性瀝青11.64210.35588.953 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比表1 馬歇爾水穩(wěn)性能比較423.2 馬歇爾水穩(wěn)性能比較凍融劈裂 試驗(yàn)采用AC-20級(jí)配，分別采用海川公司產(chǎn)車轍王（摻量3.5）、茂名石化產(chǎn)SBS改性瀝青和克拉瑪依70#

12、A重交瀝青，根據(jù)JTJ052-2000試驗(yàn)規(guī)程實(shí)驗(yàn)操作方法進(jìn)行研究（見表2）。項(xiàng)目未浸水（KN）浸水（KN）殘留穩(wěn)定度比（%）AC-20+70#A9.3268.16287.52AC-20+3.5 車轍王+70#A12.10410.98390.74AC-20+SBS改性瀝青11.64210.35588.953 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比表2 凍融劈裂性能比較433.3 高溫穩(wěn)定性能 AC-20混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果 60動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）70動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）AC-201410323AC-20+0.35%車轍王61051358AC-20+0.5%車轍王106922784AC-20+SBS改性

13、瀝青4846838通過上表可以看出，摻加車轍王抗車轍劑后，抗車轍性能都顯著提高。摻量為3時(shí)， 60動(dòng)穩(wěn)定度可以達(dá)到6000次/mm以上；摻量為5 時(shí)， 60動(dòng)穩(wěn)定度可以超過8000次/mm以上。3 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比443 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比453.4 低溫性能 摻加車轍王抗車轍劑后，彎拉強(qiáng)度和勁度模量指標(biāo)有所提高，但提高幅度不大，彎拉應(yīng)變等指標(biāo)變化不大，說明車轍王抗車轍劑對(duì)瀝青混合料的低溫性能有所改善。 抗低溫彎曲性能（-10） 項(xiàng)目彎曲強(qiáng)度（Mpa）勁度模量（Mpa）破壞應(yīng)變（）AC-20+70#A7.0528982433AC-20+3.5 車轍王+70#A9.12

14、29153128AC-20+SBS改性瀝青8.12289528043 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對(duì)比464 抗車轍劑應(yīng)用推薦方案 4.1 半剛性基層高等級(jí)公路及城市主干道 上面層4cm細(xì)粒式改性瀝青混合料或SMA 中面層56cm中粒式瀝青混合料+抗車轍劑下面層68cm粗粒式瀝青混合料 重點(diǎn)推薦：中面層474 抗車轍劑應(yīng)用推薦方案 4.2 中低交通量公路瀝青路面及一般城市道路 上面層34cm細(xì)粒式瀝青混合料中面層46cm中粒式瀝青混合料 基 層 重點(diǎn)推薦：上面層484 抗車轍劑應(yīng)用推薦方案 舊水泥路面加鋪瀝青面層 上面層4cm細(xì)粒式改性瀝青混合料或SMA 中面層56cm中粒式（改性）瀝青混合料

15、原有水泥路面重點(diǎn)推薦：中面層（高等級(jí)公路） 上面層（中低等級(jí)公路）494 抗車轍劑應(yīng)用推薦方案 4.4 特殊路段 （1）橋面鋪裝 目前，國內(nèi)的橋面鋪裝大部分都采用SMA面層結(jié)構(gòu)，所以抗車轍劑的推薦部位還是在中面層，推廣策略與相似，摻量0.3%。（這里所指的橋面鋪裝指一般的混凝土橋面鋪裝，不包括鋼箱梁橋面鋪裝。）（2）高等級(jí)公路長大縱坡路段 此類路段是最容易產(chǎn)生車轍的路段。推薦在中面層摻加0.5%的抗車轍劑，而且上面層宜采用SMA。（3）市政干道十字路口及大型公交樞紐站 此類路段是城市道路中最容易產(chǎn)生各種高溫破壞的部位，主要是由剎車、起步引起的剪切力造成的。因此對(duì)于此類路段應(yīng)建議在中面層摻加抗車

16、轍劑，摻量0.5%。 505 車轍王抗車轍劑施工工藝 摻加方式與劑量：車轍王是按一定質(zhì)量直接投入到拌合缸內(nèi)與集料進(jìn)行拌合的，無需特殊的設(shè)置。常規(guī)摻量為瀝青混合料總重量的3-5 ?？梢栽O(shè)計(jì)應(yīng)用于上面層、中面層和下面層瀝青混合料中。瀝青混合料的拌和：首先將不同規(guī)格的冷集料按確定比例（由實(shí)驗(yàn)室確定，符合某一級(jí)配規(guī)格）進(jìn)入烘干筒，集料的烘干溫度一般為180-190，然后在正常的拌合工藝下，將一定比例的車轍王抗車轍劑加入到拌合缸內(nèi)與集料進(jìn)行干拌，在原干拌時(shí)間基礎(chǔ)上增加10秒，再噴入已加熱到160-170的熱瀝青，進(jìn)行濕拌，濕拌時(shí)間為40秒，直到拌合均勻無花白料為止。 51瀝青混合料的運(yùn)輸：將拌合好的瀝青

17、混合料，用自卸車（最好不少于20T）運(yùn)輸?shù)綌備伂F(xiàn)場(chǎng)。瀝青混合料的攤鋪 ：將攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱到120左右，然后將瀝青混合料卸到受料斗內(nèi)攤鋪，攤鋪速度一般為2-3m/min，松鋪系數(shù)一般為1.15, 攤鋪溫度為160-170。 瀝青混合料的壓實(shí)：對(duì)于骨架密實(shí)型瀝青混合料，可以采用緊跟攤鋪機(jī)，采用緊跟慢壓工藝壓實(shí)，初壓溫度為160-170；對(duì)于懸浮密實(shí)型瀝青混合料，初壓溫度為150-160，初壓采用13噸的鋼輪壓路機(jī)，靜壓1遍，然后用26T膠輪壓路機(jī)碾壓2遍，用13噸鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振壓2遍，最后用11T的鋼輪壓路機(jī)靜壓一遍，其終壓溫度不低于110，直到達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度為止。 5 車轍王抗車轍劑施工工藝 52施工簡(jiǎn)單：可以通過拌和缸窗口加