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80%。 國內(nèi)隨著高速公路的建設，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高速公路2年后就出現(xiàn)了較嚴重車轍 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年通車的機荷高速公路，在2003年7月出現(xiàn)了嚴重車轍，車轍最大深度達8cm，遠超過設計要求的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磨耗型車轍當路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，車輛行駛時，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。3.3 失穩(wěn)型車轍124 原因分析13路面結(jié)構(gòu)礦料級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；對于半剛性基層瀝青路面，來自面層的車轍占整個路面的90以上。 對于柔性基層來講，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瀝青層厚度對車轍影響16剪應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，剪應力高值

4、的分布范圍從面層下36cm依次增加到37cm、38cm、39cm，剪應力的最大值位置從4cm依次增加到4cm、5cm、5cm。剪應力與失穩(wěn)性車轍17面層級配的影響通常級配越細，瀝青混合料產(chǎn)生車轍的可能越大；礦粉瀝青比對瀝青混合料車轍影響較大；骨架密實級配通常有好的抗車轍性能；懸浮密實和骨架空隙結(jié)構(gòu)一般抗車轍性能較差。1819 超重載現(xiàn)象嚴重 在某高速公路上，大型貨車中軸載超過我國標準軸載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估 21 從調(diào)查發(fā)現(xiàn)，車轍嚴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，對路面瀝青層的作用時間約為，如果行使速度只有20 km/h，則對路面瀝青層的作用時間約為。4.4 縱坡的影響 22 當ESAL=（13） 107時 提高一個等級當ESAL3107時,可考慮再提高一個等級對慢速移動設計荷載，提高一個等級對停駐的設計荷載，提高二個等

6、級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，瀝青的粘度呈對數(shù)級下降，瀝青混合料的抗壓強度和抗剪強度快速下降。 夏季中午路表溫度最高達6070，有時路表溫度大于60的時間大于5個小時，遠遠大于重交瀝青的軟化點 。 4.5 溫度的影響 24目前大部分高速公路對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，細集料多用石屑或砂。材料來源于不同的料場，級配很難控制。4.5 材料的影響 25 對許多密實型連續(xù)密級配瀝青混凝土來說，粗集料是呈懸浮結(jié)構(gòu)狀態(tài)，相互嵌擠作用相當有限，這時瀝青結(jié)合料的高溫勁度就起到更為重要的

7、作用。 可以使用低標號的瀝青，如50，70 4.5 瀝青的影響 26瀝青面層級配 瀝青混合料的高溫抗車轍能力有60%依賴于礦料級配的嵌擠作用，瀝青結(jié)合料則提供40%的抗車轍能力。5 預防措施27天然砂摻量每增加1，瀝青混合料的動穩(wěn)定度降低4。對于超重載路段的面層建議限制甚至不用天然砂。機制砂通常有良好的抗車轍性；石屑應嚴格控制篩孔通過率。細集料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)料的選用應考慮高溫再提高一個或兩個性能等級。瀝青29 應嚴格控制瀝青用量，在高溫地區(qū)在最佳瀝青用量基礎較低0.3%左右用量，有助于提高瀝青混合料的動穩(wěn)定度，從而改善抗車轍能力

8、。瀝青用量30結(jié)構(gòu)層對于高溫地區(qū)的超重載道路，應該提高中面層的車轍標準；在不提高車轍標準的情況下，車轍試驗的試驗壓強和試驗溫度應模擬當?shù)芈访鎸嶋H情況。如65度，等31施工方面正確處理規(guī)范級配、目標級配和施工級配之間的關系合理提高壓實度，適當減少空隙率 采用實測密度與理論密度雙控空隙率，保證理論密度不低于94%，實測空隙率在4%左右。 嚴格控制瀝青用量 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。 嚴格控制石料的壓碎值 32法國：相對形變,H/h,%德國：車轍深度（漢堡鋼輪試驗，同時評價水敏感性）美國：車轍深度（APA，可評價瀝青混合料疲勞性能）中國、日本：動穩(wěn)定度，DS=(

9、4215)/(d60-d45)6 車轍的測定方法33動穩(wěn)定度評價高溫穩(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：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配骨架內(nèi)部搭橋而形成

10、嵌擠作用 施工時微粒臨時得到軟化，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輸過程中，部分溶脹于瀝青中，形成凝膠層，從而達到對瀝青的改性、提高軟化點溫度、增加粘度、降低熱敏性等瀝青改性的作用；變形恢復作用：抗車轍劑的彈性成分在較高溫度時具有使路面的變形部分彈性恢復的功能，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比3.1 抗車轍劑摻量對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 試驗采用AC

11、-20級配，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試驗規(guī)程實驗操作方法進行研究（見表1）。項目未浸水（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 試驗采用AC-20級配，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試驗規(guī)程實驗操作方法進行研究（見表2）。項目未浸水（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混合料車轍試驗結(jié)果 60動穩(wěn)定度（次/mm）70動穩(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， 60動穩(wěn)定度可以達到6000次/mm以上；摻量為5 時， 60動穩(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比443 抗車轍劑的性能及與改性瀝青對比453.4 低溫性能 摻加車轍王抗車轍劑后，彎拉強度和勁度模量指標有所提高，但提高幅度不大，彎拉應變等指標變化不大，說明車轍王抗車轍劑對瀝青混合料的低溫性能有所改善。 抗低溫彎曲性能（-10） 項目彎曲強度（Mpa）勁度模量（Mpa）破壞應變（）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比464 抗車轍劑應用推薦方案 4.1 半剛性基層高等級公路及城市主干道 上面層4cm細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 重點推薦：中面層474 抗車轍劑應用推薦方案 4.2 中低交通量公路瀝青路面及一般城市道路 上面層34cm細粒式瀝青混合料中面層46cm中粒式瀝青混合料 基 層 重點推薦：上面層484 抗車轍劑應用推薦方案 舊水泥路面加鋪瀝青面層 上面層4cm細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、原有水泥路面重點推薦：中面層（高等級公路） 上面層（中低等級公路）494 抗車轍劑應用推薦方案 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。因此對于此類路段應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)與集料進行拌合的，無需特殊的設置。常規(guī)摻量為瀝青混合料總重量的3-5 ?？梢栽O計應用于上面層、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（由實驗室確定，符合某一級配規(guī)格）進入烘干筒，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)與集料進行干拌，在原干拌時間基礎上增加10秒，再噴入已加熱到160-170的熱瀝青，進行濕拌，濕拌時間為40秒，直到拌合均勻無花白料為止。 51瀝青混合料的運輸：將拌合好的瀝青

17、混合料，用自卸車（最好不少于20T）運輸?shù)綌備伂F(xiàn)場。瀝青混合料的攤鋪 ：將攤鋪機熨平板預熱到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：對于骨架密實型瀝青混合料，可以采用緊跟攤鋪機，采用緊跟慢壓工藝壓實，初壓溫度為160-170；對于懸浮密實型瀝青混合料，初壓溫度為150-160，初壓采用13噸的鋼輪壓路機，靜壓1遍，然后用26T膠輪壓路機碾壓2遍，用13噸鋼輪振動壓路機振壓2遍，最后用11T的鋼輪壓路機靜壓一遍，其終壓溫度不低于110，直到達到規(guī)定的壓實度為止。 5 車轍王抗車轍劑施工工藝 52施工簡單：可以通過拌和缸窗口加